机器人大赛/第二十二届/追求卓越
来自Robuddy
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追求卓越是第二十二届校机器人大赛的十六强队伍之一。该队伍在本届校机器人大赛中获得冠军。
“机械结构的设计应该面向赛题，由题目出发，去思考什么样的机构可以完成赛题所要求的任务。”
笔者在此假定读者对第二十二届校机器人大赛的比赛规则已有了解。
根据本届赛题的要求，我们可以得到一些必要的机构。下表中列出了分析后得到的必要机构和它们要完成的任务。
为使前后文连贯而避免重复，下表一并列出机构在本队机器人上的实现手段。
| 机构类型/名称 | 要完成的任务 | R1实现 | R2实现 |
|---|---|---|---|
| 运动机构 | 赛场上机器人的运动 | 麦克纳姆轮底盘 | |
| 收集机构 | 网球的拾取与收集 | 夹爪 | |
| 发射机构 | 发射网球以易帜 | 气缸+电磁阀 | 丝杆滑台+摩擦轮 |
| 攻城机构 | 撞击标靶 | 纸壳 | 无 |
| 控制模块 | 操控机器人 | - | - |
| 电路 | 供电与信号传输 | - | - |
麦轮底盘是很经典的底盘结构。两辆车都采取了环氧板底盘+四麦克纳姆轮作为底盘及运动机构。
- 环氧板
- R1使用
500*500*4(mm)的环氧板； - R2使用
500*500*3(mm)的环氧板； - CAM软件为
Autodesk ArtCAM 2017，进行刀具选择及路径计算，数控机床雕刻。
- 底盘驱动电机
- 初赛使用了
赛委会推荐的JGA25-370直流减速电机，但实际使用下来发现其扭矩较小，底盘的运动效果不及预期，会出现如速度缓慢、转向困难等问题。 - 决赛备赛时换用了
超级攒劲的32GP-31ZY直流减速电机，提供更大的扭矩和功率支持，这也让我们的机器人速度更快，更易操控。 - 随电机扭矩和功率一起变大的还有电机的能耗，也会产生其他问题——电机的参数并非越强越好。更保险的方法仍为通过数理计算进行电机选型。
- 麦克纳姆轮
- 麦轮的特点在于利用轮上斜向的小轮使摩擦力方向也为。
- 将此摩擦力分解到小车运动的径向和法向，并将四个轮子的摩擦力进行合成，即可得到各种运动结果
- 虽然会损失掉的摩擦动力，但其优势在于电控简单以及运动灵活。
笔者有想法在本Wiki上写一篇关于麦轮运动学解算的页面，现将此内容暂按下不表。(WIP)
机械爪极好的抓球稳定性也是很重要的一环。夹爪整体结构较简单，但是其很出色地实现了应有的功能，且控制简单，效率较高。
机械爪要实现两个功能：
- 开合：使其能够抓住球；
- 上下移动：使其能够将球运送到存储区或装填到发射机构内。
- 开合
- 爪子的开合只涉及两个位置间的往复运动，于是使用控制简单的
MG90S舵机控制爪子开合； - 爪子主体均采用打印件制作，便于设计形状。
- 上下移动
- 机械臂末端通过角码连接一个低转速
(27RPM)的370电机，其带动机械臂整体旋转，从而使爪子可以在合适角度内上下运动。
"赛场上收集机构的想法多种多样，但效率和稳定性不一定好；如何将简单的结构做得既可靠又高效，也是机械设计很重要的课题。"
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我们攻城机构的思路和结构都很简单：直接触碰使标靶掉落。
- 大车R1的限高为
550mm，高于标靶的高度(约450mm)。 - 直接在大车后部竖一块纸板，让纸板触碰标靶从而使其掉落。
- 小车因限高要求，不做攻城机构。
- 相比环氧板等材料，纸板硬度低，材料易得易加工，破损易更换。
本队的电源全部使用赛委会推荐的可充电锂电池，分为12V与24V。我们没有使用分电板以及航模电池，故一台车上需要搭载较多电池。
| 器件 | R1 | R2 |
|---|---|---|
| Mega 2560 开发板 | 12V*1 | 12V*1 |
| 扩展板 （底盘电机*4+PS2模块+舵机) |
12V*1 | 12V*1 |
| 机械臂电机*1 | 12V*1 | 12V*1 |
| 丝杆滑台电机*1 | - | |
| 电磁阀 | 24V*1 | - |
| 摩擦轮电机*2 | - | 12V*1 |
💡 提示：
- 本队的电控代码已由笔者本人开源到
Github平台，跳转至Github仓库以查看。 - 仓库内
README包含使用说明简要功能实现介绍，可供参考。
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👤
冯旭博
队长 · R2结构
👤
李鸿睿
R1结构
👤
贾羽希
R2结构
👤
文振宇
R1结构
👤
舒皓阳
电控组
👤
闫西贝
电控组
👤
郭静萱
电控组
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