DOTA對抗賽機器人設計和定位實(shí)現

摘要：文章主要通過(guò)對2014年華北五省機器人大賽中機器人DOTA對抗賽中無(wú)線(xiàn)遙控對抗機器人進(jìn)行分析和研究，介紹了兩種紅外無(wú)線(xiàn)遙控進(jìn)攻機器人和一種全自主防守機器人通訊和擊打裝置的設計和實(shí)現，使其能根據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(kāi)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(shí)現預期目標。

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(huì )對DOTA對抗賽中比賽規則稍作修改，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、藍兩方機器人在規定的場(chǎng)地(圖1)上的攻、防對抗比賽。比賽過(guò)程中，雙方的多臺機器人要越過(guò)障礙、進(jìn)行攻擊、進(jìn)攻對方堡壘，得分高的一方勝利。

俗話(huà)說(shuō)“萬(wàn)事開(kāi)頭難”，既然機器人DOTA對抗賽是首次設立的項目，那么機器人的初期設計也是最為困難的。本文就提出了兩種無(wú)線(xiàn)遙控對抗機器人和一種全自主防守機器人的設計構思。

1.系統構成

1.1 遙控裝置

通過(guò)采用天地飛公司開(kāi)發(fā)的一套WFT06X—A2.4GHz六通道比例無(wú)線(xiàn)遙控裝置控制機器人，當操縱遙控裝置上的手柄的時(shí)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設備的控制。

1.2 驅動(dòng)裝置

機器人設計為通過(guò)12V、25C動(dòng)力電池供電，使用兩個(gè)320A有刷電調對四個(gè)12V電機前后四輪進(jìn)行全驅動(dòng)。另外通過(guò)調節遙控裝置的混控開(kāi)關(guān)使得接收機輸出符合要求占空比的PWM波控制電調，實(shí)現對電機轉速、轉向直接控制并使用差速法實(shí)現機器人短時(shí)間快速轉彎等動(dòng)作，完成該輪式機器人的驅動(dòng)裝置的設計。

1. 3 擊打裝置

對于A(yíng)號機器人，選擇使用三位無(wú)通電磁閥，通過(guò)氣壓驅動(dòng)攻擊桿，對敵方機器人實(shí)現有效攻擊。經(jīng)查找相關(guān)有效資料和不斷進(jìn)行比較，最終確定使用經(jīng)過(guò)密封處理 2.2L的可樂(lè )瓶作為儲氣裝置。若接收機輸出的PWM波無(wú)法直接控制電磁閥，可以選擇使用模擬舵機設計成為一個(gè)機械開(kāi)關(guān)，直接從電池對電磁閥供電，通過(guò)遙控裝置對模擬舵機機械臂的上升與下降的控制，從而實(shí)現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(guò)采用博創(chuàng )機器人公司提供的工程塑料，在底層驅動(dòng)平臺上搭建了一個(gè)高35cm的平臺，在該平臺上設計攻擊機構。對于該機器人，我們設計了兩套攻擊機構。其一，通過(guò)兩個(gè)180°MG996R控制一個(gè)小型的機械手設計了一套掀起裝置，在比賽開(kāi)始前，為了滿(mǎn)足規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(kāi)始后，迅速調節舵機角度，使機械手位于底盤(pán)之下，當敵方機器人與我方相遇時(shí)候，能直接伸入敵方機器人底盤(pán)之下，然后再次調節舵機，抬起敵方機器人，使其瞬間失去攻擊能力;其二(圖4)，通過(guò)小功率直流電機，驅動(dòng)一塊長(cháng)直金屬條，在比賽過(guò)程中，不斷調節電機轉速和轉向，使得金屬條快速轉動(dòng)對敵方機器人實(shí)現有效攻擊，可直接破壞其供電系統或生命血條。

2.自主防守機器人

基本思路來(lái)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(chǎng)地的“高地”之上，對我方生命塔進(jìn)行保護，當對方機器人進(jìn)入我方高地后即刻進(jìn)行阻擋、沖撞等保護性措施。

2.1 驅動(dòng)以及檢測裝置

采用24V直流電源對四個(gè)37GB60—555電機進(jìn)行供電，通過(guò)漫反射型光電開(kāi)關(guān)實(shí)現紅外檢測，當開(kāi)關(guān)發(fā)射光束時(shí)候，目標產(chǎn)生漫反射，發(fā)射器和接收器構成單個(gè)標準部件，當有足夠的組合光返回接收器時(shí)候，開(kāi)光狀態(tài)發(fā)生變化，并將該變化反饋到系統主控板80C51單片機，根據預設程序判斷是否存在敵方機器人，檢測距離為3—80cm連續可調。

2.2 對抗策略

根據光電開(kāi)關(guān)反饋回來(lái)的數據，控制板根據預設程序做出相應決策。通過(guò)設置一個(gè)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。根據比賽規則，我方生命塔周?chē)幸蝗Π咨z條圍起來(lái)的“禁區”，我們通過(guò)在機器人底部設置灰度傳感器，不斷對機器人所處位置的地面進(jìn)行灰度檢測，當檢測到白色膠條時(shí)候自主后退，也就消除了我方機器人實(shí)施自殺式攻擊的顧慮。

3.系統實(shí)現

在比賽過(guò)程中，通過(guò)手動(dòng)機器人的攻擊機構對敵方機器人和敵方生命塔實(shí)行有效攻擊獲得分數，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(shí)行推擋、沖撞等攻擊，保護我方生命塔，構成一套相對完成的攻防系統。我們開(kāi)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二等獎、華北賽區三等獎的好成績(jì)。

4. 結束語(yǔ)

在智能全自主機器人大行其道的今天，無(wú)線(xiàn)遙控機器人也在各行各業(yè)當中得到了相當廣泛的應用，通過(guò)對無(wú)線(xiàn)遙控機器人不同機構的創(chuàng )新式設計，使得機器人在人類(lèi)操控下完成許多人類(lèi)難以完成的任務(wù)。

本文中所設計的兩種無(wú)線(xiàn)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(jìn)行打擊，但仍然存在機器人運動(dòng)速度不夠快、打擊力度不夠，攻擊效果不夠明顯等問(wèn)題，在機器人的材質(zhì)、攻擊機構的設置和驅動(dòng)方面有很大的改進(jìn)空間，在以后的無(wú)線(xiàn)遙控機器人設計中，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，增加自身的穩定性和抗打擊性能。