机器人大赛/第二十二届/人民当家作组

人民当家作组是第二十二届校机器人大赛的十六强队伍之一。

比赛策略

• 发射位置离靶子越近，越容易命中

大车的高度超过500mm，拥有距离靶标最近的发射点的同时，也成为了场上唯一因为高度原因无法从场中央穿行的机器人

• 天下武功，唯快不破

小车选用620RPM电机，全车轻量化设计，仅保留夹爪。

大车

功能

捡球，传送，发射

系统组成

黑棍

人民当家作组 · 大车

🛞

[[{{{前缀}}}/黑棍-底盘|底盘]]

铝型材 · 麦克纳姆轮 · JGA25-370 · L298N驱动

🏐

[[{{{前缀}}}/黑棍-收球装置|收球装置]]

铲子 · MG996R舵机 · 细线限位

📦

[[{{{前缀}}}/黑棍-输送装置|输送装置]]

5M同步带 · 同步带轮 · 深沟球轴承 · 37电机

🎯

[[{{{前缀}}}/黑棍-发射装置|发射装置]]

聚氨酯摩擦轮 · N2830无刷电机 · 无刷电调

🧠

[[{{{前缀}}}/黑棍-控制系统|控制系统]]

Arduino Mega · PS2手柄 · 分电板

🔋

[[{{{前缀}}}/黑棍-能源|能源]]

3S锂电池 · XT60接口

主要机构

主要结构件

• 铝型材（20系列）：作为整车骨架，轻量且易于搭建，配合T型螺栓与法兰螺母使用。
• 水平方向的板材选用了4mm厚度的环氧树脂板，铅垂方向的板材选用了2mm厚度的亚克力板。
• 板材连接：使用金属包角固定2mm厚度的亚克力板，环氧板和铝型材、铝型材和铝型材之间选用角码进行连接。
• 紧固件体系：全车主要采用 M3/M5 杯头内六角螺丝，便于使用内六角扳手和批头快速维护；关键振动部位加装防松螺母+弹性垫片组合，防止长时间运行松动。
• 无刷电机、舵机的固定：采用3D打印的座体固定。

底盘

• 驱动方式：四轮独立驱动，采用 JGA25-370 有刷电机，配合PWM调速，满足1kg级车体灵活运动需求。
• 全向移动方案：选用麦克纳姆轮系底盘。

输送装置

• 传动方式：5M圆弧齿同步带与3D打印同步带轮。
• 电机选型：初赛时选用？rpm的37电机，决赛时选用？rpm电机
• 带轮设计：
  • 在现成5M带轮模型基础上修改为方孔，适配Vex风格方轴
  • 用环氧板切割轴承座与水平方向的环氧板通过板插板的方式连接
  • 深沟球轴承固定，确保长期往复运动下的同轴度与耐用性。
• 传送路径：从收球口垂直提升至发射仓，传送带两侧设有2mm厚亚克力板作为挡板，防止球体在上升过程中滚落。

发射装置

• 发射原理：双摩擦轮挤压发射——两轮反向高速旋转，将球体夹持并加速射出。
• 摩擦轮规格：定制聚氨酯包胶轮，内嵌3D打印法兰，直接安装于无刷电机轴上，减小中间传动损耗。
• 调速与角度控制：发射速度通过ESC调节无刷电机转速实现；
• 供弹一致性：发射仓内设有挡条，保证每次只有一颗球进入发射位，避免卡弹或连发紊乱。

主要电控原件

电机/舵机

JGA25-370有刷电机

转速：108RPM（后改130RPM）

用途：底盘驱动

控制：L298N + PWM

MG996R舵机

扭力：11kg·cm

用途：收球/送球机构

N2830无刷电机

配行星减速齿轮

用途：摩擦轮发射

控制：无刷电调

控制元件

Arduino Mega

主控制器

输入：PS2手柄信号

输出：PWM给驱动模块/电调

L298N驱动模块

控制JGA25-370电机

输入：12V + PWM信号

能量来源

3S锂电池

电压：12V

容量：4000mAh

用途：底盘+传送带

分电板焊上XT60接口，通过并联分到三个驱动模块，以PWM输送12V给电机。

信号链路

PS2手柄 → Arduino Mega → 驱动模块/电调 → 舵机、电机、无刷电机

核心控制逻辑

运动学算法

• 麦克纳姆轮运动学逆解算

版本

初赛版本

• 完成运动算法和底盘调试，可以执行攻城和卡位任务
• 收球装置反复修改，因网球过小难以成功
• 设想过使用小车送球的方案，但小车尚不能稳定拾球，遂放弃
• 传送带球托和发射平台略有干涉
• 传送带和摩擦轮衔接不稳定，赛前用皮带限位

决赛版本

• 12月31日实现稳定遥控发射
• 铝型材后移4cm解决球托干涉
• 改用铲子+细线方案拾球
• 比赛时铲子压到网球，舵盘齿轮磨花

小车

功能

捡球

创新点

• 一键捡球丝滑小连招
• 智能底盘调试，麦轮装反也能跑
• 未能实现的PID闭环调控
• 使用轴承的低摩擦力舵机夹爪

捡球代码

// L1 按下触发完整抓取流程
smoothMove(xzjservo, currentXZJ, XZJ_SMALL);  // ① 机械臂下放
delay(100);

mecanumDrive(0, -100, 0);  // ② 底盘后退
delay(50);
mecanumDrive(0, 0, 0);     // ③ 停止移动
delay(50);

smoothMove(zenithservo, currentZenith, ZENITH_SMALL); // ④ 夹子闭合
delay(100);
smoothMove(xzjservo, currentXZJ, XZJ_LARGE);  // ⑤ 机械臂抬起
}

历史版本

答辩版本版本

• 在答辩前利用临时3D打印的底盘，成功验证蓝牙连通性及麦克纳姆轮运动学逆解算

初赛版本

• 选择绕过pid控制，直接接入电机正负极线
• 第一场比赛勉强捡起几个小球，后经限位优化拾球连招

决赛版本

• 优化了夹爪，采用了更宽松的轴孔配合制，并使用轴承，以减轻夹爪摩擦力
• 目前夹爪仍存在配合过松，安装孔位有问题
• 改用亚克力板上下层板的材料
• 尝试自行绘制电路板，但是未能顺利转入STM32技术栈

成员介绍

👤

符敦栎

队长

👤

孙希涵

👤

高睿涵

👤

张翼翔

👤

肖宇涵

👤

张定锴

👤

薛子婧

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