目录1.无差别擂台机器人2.双轮平衡小车3.能够识别并捡起乒乓球的机器人1.无差别擂台机器人综述：老师要求我们搭建一台擂台机器人，具体要求如下：搭建的机器人长度不超过40厘米，宽度不超过20厘米，高度不超过30厘米。

在黑胶带围成的指定区域里活动，不能出胶带区域，否则失败；需要能够推动对方，将对方推出黑胶带围成的区域即获胜。

要尽量避免自己被推出指定区域，采取一些必要方法。

根据要求，做出以下设计：要在黑胶带围成的制定区域里活动不超出范围，就需要有传感器进行活动范围边缘的检测。

当机器人发现已经靠近边缘时立刻采取行动（停止、掉头或转弯）。

黑胶带贴成的区域边缘是与普通地面相比是有灰度变化的，我们可以在机器人底部装上灰度传感器，探头向下，来判读机器人覆盖区域的灰度变化，从而判读机器人相对场地的方向。

可以通过整体灰度值来判读机器人位置是不是靠近边缘，如果机器人靠近边缘就马上做出相应动作。

要能够发现对方。

能够发现对方的实现方法很多，这里我们采用红外接近传感器来发现对手。

要能够将对方推下擂台。

首先考虑推到对方机器人要进行的过程：首先要发现对方，其次贴上去推动对方。

要推动对方必须要有足够的动力。

增加动力，可以考虑：1.增加驱动轮（由四个增加为六个甚至更多）；2.增加摩擦力（用胎面宽的轮胎，增加轮子数量，增加机器人重量）。

如果动力不足，我们的机器人很可能被对方的机器人推着倒着走，如果摩擦力不够，机器人在推对方的时候轮子会打滑，轮子一直在转，但小车就不能往前走。

需要避免自己被推出指定区域。

如果我方机器人在前进过程中北对方机器人从后方推挤，那么对方可以很轻松的把我方机器人推出指定区域。

所以要设置相关程序，在察觉到被推挤时能够采取相关手段避开推挤。

此外，适当增大机器人与地面摩擦力也对防止自己被推出标定区域以外很有作用。

之后进行搭建机器人、布置传感器。

需要在规则允许的条件下搭建机器人，通过上述的分析，将机器人的构型定义为一个四轮驱动的小车。

机器人的腹部应该安装灰度传感器阵列，用于判读场地灰度变化。

前方应该安装红外测距传感器，用于判断对方机器人和指定区域边沿。

在我们的设计中，在机器人的前、后方各安装了两个红外线测距传感器，下方前后各有2个灰度传感器。

机器人要想赢得比赛，就得在这块指定区域里行动自如。

这就要求机器人必须能随时确定自己所处的位置。

要想确定自己的位置，机器人就必须有雪亮的眼睛。

在擂台赛中，机器人的眼睛就是灰度和测距传感器。

因此灰度传感器和测距传感器十分重要。

安装好后，我们就要对其进行相应的设置。

由于受制造工艺、材料的限制，很难保证两个传感器有完全一致的性能。

在实际使用过程中会发现，即使以同样的标准使用两个不同的灰度传感器测量灰度，得到的数据也会有一定的差值。

因此，需要对传感器进行标定。

我们这里的标定，目的是建立灰度传感器的值和场地区域的对照表，以方便后续编写控制程序时使用。

标定完成后，进行程序设计。

这一步也很重要，程序质量的好坏直接决定着机器人功能的实现以及在比赛中的输赢。

以上就是我们整个设计大概过程。

具体实验情况报告实验目的：本实验的主要目的是搭建出一台能够参加无差别组擂台赛机器人，最终可以用它来参加机器人擂台赛，同时进一步提升自己搭建机器人的能力以及积累相关经验。

实验器材及其必要简介：创意之星机器人结构套件MultiFLEX™2-AVR控制器灰度传感器红外接近传感器直流稳压电源proMOTION CDS系列机器人舵机MultiFLEX™2-AVR控制器简介：MultiFLEX™2‐AVR 控制器是一款小型机器人通用控制器。

MultiFLEX ™2‐AVR 控制器功能高度集成，具有众多IO、AD 接口，能够控制R/C 舵机、机器人舵机，具有RS‐232 接口和RS‐422总线，能够胜任常规机器人控制；MultiFLEX™2‐AVR 控制器开发简单，使用图形化集成开发环境，只需编写程序逻辑流程就能够自动生成C 代码，下载到控制器后就可实现机器人的各种功能控制。

灰度传感器简介：灰度传感器通过自身的高亮白色LED 照亮被检测物体，被检测物体反射LED 的白光。

由于不同的颜色对白光的反射能力不一样，同样材质白色反射度最高黑色最低。

灰度传感器前端有一个光敏电阻，用于检测反射光的强弱，据此可以推断出被检测物体的灰度值。

如下图是“创意之星”的灰度传感器，输出模拟量信号，，接AD0~AD7 的任意一个接口都可以通过NorthSTAR 进行数值读取和编程。

在机器人武术擂台赛中或者足球机器人比赛中，使用多个灰度传感器组成阵列就可以判断比赛场地的颜色梯度。

在巡线机器人案例中，可以作为区别白线与周围地面的传感器。

红外接近传感器简介：红外接近传感器俗称光电开关。

它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。

光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。

工作原理如下图所示。

多数光电开关选用的是波长接近可见光的红外线光波型，因此也称为红外开关。

proMOTION CDS系列机器人舵机相关参数：扭矩：10Kgf• cm 的持续转动输出扭矩，大于20Kgf• cm 位置保持扭矩DC 6.5V～8.4V 宽电压范围供电0.32°位置分辨率位置伺服控制模式下转动范围 0-300°位置伺服控制模式下转动范围 0-300°实验过程：a.设计确定实验流程明确擂台比赛规则：比赛规则规定：在指定的擂台上有双方机器人。

双方机器人模拟擂台搏击的规则，互相推挤。

如果一方机器人整体离开擂台区域或者不能再继续行动，则另一方获胜。

如果双方均未离开擂台且都能自主移动，则在比赛时间结束后，双方判为平局。

此外，对机器人尺寸有如下要求：搭建的机器人长度不超过40厘米，宽度不超过20厘米，高度不超过30厘米。

根据比赛规则分析如下：要在指定区域里活动不超出范围，就需要有传感器进行活动范围边缘的检测。

当机器人发现已经靠近边缘时立刻采取行动（停止、掉头或转弯）。

黑胶带贴成的区域边缘是与普通地面相比是有灰度变化的，我们可以在机器人底部装上灰度传感器，探头向下，来判读机器人覆盖区域的灰度变化，从而判读机器人相对场地的方向。

可以通过整体灰度值来判读机器人位置是不是靠近边缘，如果机器人靠近边缘就马上做出相应动作。

此外，要通过红外接近传感器发现对手并采取相应动作。

这样，大致设想一个机器人的样式，根据样式搭建机器人：要能推动对方而且给对方推动自己的机器人增加难度，就要增大摩擦力和动力。

增大摩擦力的方法主要有增加自身重量和增大与地面的摩擦系数。

增大动力，一方面要增大机器人与地面之间的摩擦力，另一方面要增大机器人动力。

使用CDS5500 机器人舵机的电机模式来驱动机器人，机器人动力较小，在推动敌方机器人时会比较吃力。

我们采用采用 2.4.3 提到的电机驱动模块+直流有刷电机方案，即使用BDMC1203 驱动模块和FAULHABER 2342 24CR 直流电机。

搭建好机器人后，根据传感器的位置分布，设置好传感器，进行程序编制，测试完成后就可以进行比赛了。

b.具体操作过程参考实验指导书，大致搭建起机器人来。

样子大致如下图：搭建起基本的形态以后，在机器人下方装上灰度传感器，在机器人侧面装上红外测距传感器，此时可以根据需要对机器人的形态做一定的调整。

这里为了程序设计上的简易我们使用了四轮设计，为了增大机器人与地面间的摩擦力，使用了宽轮胎。

灰度传感器和红外接近传感器安装完成后，就应该进行相应的设置。

灰度传感器的设置：受制造工艺的限制，一般很难保证两个传感器有完全一致的性能。

在实际使用过程中会发现，即使以同样的标准使用两个不同的灰度传感器测量灰度，得到的数据也会有一定的差值。

为了消除这种差异，要对传感器进行标定然后使用。

我们这里的标定，目的是建立灰度传感器的值和场地区域的对照表，以方便后续编写程序时候使用。

首先要做的是确定标定方法。

我们传感器的位置大致如下：如图所示，我们采用了四个传感器。

（图中1、2、3、4所示）1、2、3、4 号传感器采集到的灰度值是不一样的，我们对比这几个传感器的值就能够知道当前机器人的方向。

标定灰度有多种方法，这里我们采用的是随机标定法。

即将机器人任意放置在场地的不同位置采集灰度数据，用NorthSTAR查询灰度传感器的值并做相应记录。

记录数据后，计算机器人处在据中心不同距离处的灰度均值，传感器的最大最小值，前后灰度之间的差值，障碍物和机器人之间距离与传感器值之间的关系等数据，以备程序设计时使用。

数据处理大致如下图所示：在测量出某一位置前、后、左、右的灰度以后，分别计算前-右、前-后、前-左、右-左以及平均值，留作后面编程时候的参照。

红外接近传感器则不用进行额外设定。

根据以上设计，开始编制机器人程序。

得到图形化程序如下图所示：无差别擂台机器人实验总结：程序编制出来以后，机器人一直无法按照预想的情况工作，反应十分缓慢，甚至连检测对方的位置也有问题。

经过反复的修改以后，情况比以前有所好转，但反应仍十分缓慢。

最后大家对这个机器人没有信心，所以也就没有拿他参加比赛，没有检验到最后的效果。

由于这个实验中我的任务并不是编程，因此在此只能简要的分析一下软件问题：在这一个实验的程序中，延时的处理非常重要。

由于这一实验指导书上有程序流程图的范例，因此对照后认为我们的程序设计流程上是没有问题的，进一步检查后认为用图形化编程软件写出的程序也没有问题。

因此认定实验的问题出在软件上，软件的问题出在延时问题上。

延时问题的解决主要依靠调试，手头是没有资料可以供参考的。

由于各部分之间的延时具有相关性，一个延时的调整对整体几乎都有影响。

因此，我们采了控制变量的方法来解决这个问题，即一个量不变，变化其他的量。

这种调试是需要大量的时间的，因此到了最后时刻也没有完成，大家信心不足也就没拿去参加擂台赛。

2.双轮平衡小车综述：老师要求我们用创意之星搭建一个双轮小车，使其只使用两个轮子便能够保持平衡。

针对这一问题，我们查阅了相关的资料，了解到市面上目前在售的一种叫segway的设备：赛格威思维车 (Segway ) 是一种电力驱动、具有自我平衡能力的个人用运输载具，是都市用交通工具的一种。

由美国发明家狄恩·卡门（Dean Kamen）与他的DEKA研发公司（DEKA Research and Development Corp.）团队发明设计，并创立赛格威责任有限公司（Segway LLC.），自2001年12月起将赛格威商业化量产销售。

赛格威的运作原理主要是建立在一种被称为“动态稳定”（Dynamic Stabilization）的基本原理上，也就是车辆本身的自动平衡能力。