摘要：文章主要通過對2014年華北五省機器人大賽中機器人DOTA對抗賽中無線遙控對抗機器人進行分析和研究，介紹了兩種紅外無線遙控進攻機器人和一種全自主防守機器人通訊和擊打裝置的設(shè)計和實現(xiàn)，使其能根據(jù)操縱者要求完成一系列攻擊、阻礙對方等復雜任務(wù)。分別采用了80C51單片機和深圳天地飛科技開發(fā)有限公司的WFT06X—A 2.4GHz六通道比例遙控裝置控制機器人，出色地完成了對機器人的控制并能將其性能最優(yōu)化，實現(xiàn)預期目標。

關(guān)鍵字： DOTA對抗 策略 機器人

0.引言

2014年華北五省機器人大賽中，首次設(shè)立了以遙控為主、自主為輔的機器人DOTA對抗賽，受到了全國各大媒體的爭相報道，之后不久，全國機器人大賽委員會對DOTA對抗賽中比賽規(guī)則稍作修改，并改名為ROBOTAC，將其納入2015年全國機器人大賽比賽范疇。

機器人DOTA對抗賽是紅、藍兩方機器人在規(guī)定的場地(圖1)上的攻、防對抗比賽。比賽過程中，雙方的多臺機器人要越過障礙、進行攻擊、進攻對方堡壘，得分高的一方勝利。

俗話說“萬事開頭難”，既然機器人DOTA對抗賽是首次設(shè)立的項目，那么機器人的初期設(shè)計也是最為困難的。本文就提出了兩種無線遙控對抗機器人和一種全自主防守機器人的設(shè)計構(gòu)思。

1.系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 遙控裝置

通過采用天地飛公司開發(fā)的一套WFT06X—A2.4GHz六通道比例無線遙控裝置控制機器人，當操縱遙控裝置上的手柄的時候，六通道接收機能發(fā)出不同占空比的PWM波信號，從而達到對外接后續(xù)設(shè)備的控制。

1.2 驅(qū)動裝置

機器人設(shè)計為通過12V、25C動力電池供電，使用兩個320A有刷電調(diào)對四個12V電機前后四輪進行全驅(qū)動。另外通過調(diào)節(jié)遙控裝置的混控開關(guān)使得接收機輸出符合要求占空比的PWM波控制電調(diào)，實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向直接控制并使用差速法實現(xiàn)機器人短時間快速轉(zhuǎn)彎等動作，完成該輪式機器人的驅(qū)動裝置的設(shè)計。

1. 3 擊打裝置

對于A號機器人，選擇使用三位無通電磁閥，通過氣壓驅(qū)動攻擊桿，對敵方機器人實現(xiàn)有效攻擊。經(jīng)查找相關(guān)有效資料和不斷進行比較，最終確定使用經(jīng)過密封處理 2.2L的可樂瓶作為儲氣裝置。若接收機輸出的PWM波無法直接控制電磁閥，可以選擇使用模擬舵機設(shè)計成為一個機械開關(guān)，直接從電池對電磁閥供電，通過遙控裝置對模擬舵機機械臂的上升與下降的控制，從而實現(xiàn)控制電磁閥的通與斷，從而使得攻擊桿的伸縮得到靈活控制。

對于B號機器人，通過采用博創(chuàng)機器人公司提供的工程塑料，在底層驅(qū)動平臺上搭建了一個高35cm的平臺，在該平臺上設(shè)計攻擊機構(gòu)。對于該機器人，我們設(shè)計了兩套攻擊機構(gòu)。其一，通過兩個180°MG996R控制一個小型的機械手設(shè)計了一套掀起裝置，在比賽開始前，為了滿足規(guī)則中對機器人尺寸的限制，將機械手置于收起狀態(tài)，放置在之前搭建的平臺之下，比賽開始后，迅速調(diào)節(jié)舵機角度，使機械手位于底盤之下，當敵方機器人與我方相遇時候，能直接伸入敵方機器人底盤之下，然后再次調(diào)節(jié)舵機，抬起敵方機器人，使其瞬間失去攻擊能力;其二(圖4)，通過小功率直流電機，驅(qū)動一塊長直金屬條，在比賽過程中，不斷調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，使得金屬條快速轉(zhuǎn)動對敵方機器人實現(xiàn)有效攻擊，可直接破壞其供電系統(tǒng)或生命血條。

2.自主防守機器人

基本思路來自于機器人武術(shù)擂臺賽中擂臺機器人，該機器人位于比賽場地的“高地”之上，對我方生命塔進行保護，當對方機器人進入我方高地后即刻進行阻擋、沖撞等保護性措施。

2.1 驅(qū)動以及檢測裝置

采用24V直流電源對四個37GB60—555電機進行供電，通過漫反射型光電開關(guān)實現(xiàn)紅外檢測，當開關(guān)發(fā)射光束時候，目標產(chǎn)生漫反射，發(fā)射器和接收器構(gòu)成單個標準部件，當有足夠的組合光返回接收器時候，開光狀態(tài)發(fā)生變化，并將該變化反饋到系統(tǒng)主控板80C51單片機，根據(jù)預設(shè)程序判斷是否存在敵方機器人，檢測距離為3—80cm連續(xù)可調(diào)。

2.2 對抗策略

根據(jù)光電開關(guān)反饋回來的數(shù)據(jù)，控制板根據(jù)預設(shè)程序做出相應(yīng)決策。通過設(shè)置一個標志物，使邊緣檢測和對抗在同一優(yōu)先級，邊緣檢測部分不分優(yōu)先級，使得機器人攻擊性在一定程度上得到了很大的提升。根據(jù)比賽規(guī)則，我方生命塔周圍有一圈白色膠條圍起來的“禁區(qū)”，我們通過在機器人底部設(shè)置灰度傳感器，不斷對機器人所處位置的地面進行灰度檢測，當檢測到白色膠條時候自主后退，也就消除了我方機器人實施自殺式攻擊的顧慮。

3.系統(tǒng)實現(xiàn)

在比賽過程中，通過手動機器人的攻擊機構(gòu)對敵方機器人和敵方生命塔實行有效攻擊獲得分數(shù)，自主機器人在我方高低不斷巡邏，對入侵高地的敵方機器人實行推擋、沖撞等攻擊，保護我方生命塔，構(gòu)成一套相對完成的攻防系統(tǒng)。我們開發(fā)的這幾款機器人于2014年在第二屆華北五省機器人大賽機器人DOTA對抗賽中已獲得北京賽區(qū)二等獎、華北賽區(qū)三等獎的好成績。

4. 結(jié)束語

在智能全自主機器人大行其道的今天，無線遙控機器人也在各行各業(yè)當中得到了相當廣泛的應(yīng)用，通過對無線遙控機器人不同機構(gòu)的創(chuàng)新式設(shè)計，使得機器人在人類操控下完成許多人類難以完成的任務(wù)。

本文中所設(shè)計的兩種無線遙控機器人，能基本完成機器人DOTA對抗賽的要求，在一定程度上對敵方機器人進行打擊，但仍然存在機器人運動速度不夠快、打擊力度不夠，攻擊效果不夠明顯等問題，在機器人的材質(zhì)、攻擊機構(gòu)的設(shè)置和驅(qū)動方面有很大的改進空間，在以后的無線遙控機器人設(shè)計中，可以采用密封性更好的鋼瓶作為儲氣裝置，并可以使用鋁鋼合金制作機器人，增加自身的穩(wěn)定性和抗打擊性能。