一种格斗机器人的设计原理

2026-02-01 12:06:47　　点击量：

　　武术机器人的研究摘要：在社会不断发展的今天，机器人的应用越来越广泛，几乎渗透到所有领域。

　　在擂台上，武术机器人可以根据一定的算法找到敌人并攻击，同时为了自身安全，机器人可以检测边界从而避免掉下擂台。

　　关键词：武术机器人；攻击；边界检测0 引言本文研究武术擂台机器人的整体结构和攻击算法，在理论上和实际应用上尽可能的使机器人实现高灵活的运动状态[1]。

　　对机器人进行结构设计，确定了机器人的整体布局，设计了机器人的主要活动部件、外壳、电机和轮子[2]。

　　针对距离、位置及黑线等的测试，选择了一些适应机器人的传感器，为算法的编写提供了可靠的硬件。

　　1 总体设计方案整个武术机器人的设计，主要由单片机主控模块、无线模块、驱动模块、电源供电模块等部分组成[3]。

　　整个系统都以单片机STM32F103作为系统的主控芯片，由电源供电模块供电；武术机器人采用的底盘为四轮小车，小车周围布置有传感器，用来侦测周围敌人。

　　如果机器人四圈的传感器未检测到敌人，机器人在可检测范围内转一个圈继续寻找。

　　如果被敌人撞到边界处或是机器人自己走到边界处，机器人会躲避敌人攻击，以免掉落擂台输掉比赛。

　　STM32F103是一种低功耗的控制器，采用外部时钟，晶振频率可达72Mhz，具有多个通用IO口并且片上外设资源丰富，可以达到本系统各个部分的要求。

　　系统硬件上采用小车底盘，直流减速电机，驱动模块L298n，漫反射式避障传感器E18-D80HK，超声波传感器HY-SRF05，蓝牙HC-06。

　　在机器人机械结构上[4]，采用四个漫反射式避障传感器架高安装在机器人四个角，用以检测边界，防止机器人从擂台上掉落。

　　武术擂台机器人设计报告说明书2一、引言随着科技的发展和人工智能的进步，机器人已经进入了各个领域。

　　本设计报告说明书旨在详细阐述武术擂台机器人的设计理念、结构特点、控制系统及性能评估。

　　二、设计理念我们的设计理念主要基于以下几个方面：要体现武术擂台机器人作为体育竞技项目的特性，使其在擂台上表现出卓越的运动能力和战斗技巧；利用人工智能技术，实现机器人的智能化控制，使其能够适应各种复杂的环境和挑战；通过优化设计和材料选择，提高机器人的稳定性和耐用性，确保其在擂台上的长时间稳定运行。

　　三、结构特点武术擂台机器人的结构特点主要包括以下几个方面：1、机械臂设计：采用高精度伺服电机驱动的机械臂，具有高强度、高精度、高耐久性的特点，能够执行各种复杂的动作和战术。

　　2、移动平台设计：采用轮式移动平台，具有高速度、高稳定性、高灵活性的特点，能够适应擂台上的各种地形和环境。

　　3、感知系统设计：配备多种传感器，如摄像头、雷达、加速度计等，以实现对周围环境的全面感知和实时反馈。

　　4、防护系统设计：配备防护装甲和护具，以保护机器人免受损坏，提高其战斗能力。

　　四、控制系统武术擂台机器人的控制系统采用分层递进式架构，包括以下几个层次：1、底层控制器：负责接收上层控制器的指令，驱动机械臂和移动平台等执行器，实现机器人的运动控制。

　　2、上层控制器：负责接收用户的指令和感知系统的反馈信息，根据当前环境和任务需求，制定并执行最优的控制策略。

　　3、人工智能算法：利用机器学习、深度学习等算法，实现对机器人行为的自我学习和优化，提高机器人在擂台上的竞技能力和适应能力。

　　五、性能评估为了评估武术擂台机器人的性能，我们制定了以下评估指标：1、运动能力：包括移动速度、动作精度、力量输出等方面。

　　武术擂台机器人课程设计报告说明书班级：组长：组员：摘要在社会不断发展的今天，人们越发的认识到了机器人技术的重要性，促使着机器人技术在不断地改革和创新当中，机器人的应用也在各个领域取得了重大进步，增加了可操作性和实际性。

　　而在运动时也不仅限于单一操控，机器人的技术在一步步往前进的同时，对于其在执行命令时的技术性拥有了更高的要求，运动的实时性和可靠性也在逐渐增加。

　　目前，中国很多高等院校及公司都在不同领域研发机器人，例如足球机器人，勘测机器人，医疗救护机器人等等，人们开始认识到了在机器人领域有着很大的发展空间，而同时期的机器人比赛更是络绎不绝，而我们所设计的则是一款武术擂台赛的机器人。

　　本文是通过对创博公司旗下的创意之星武术擂台机器人的说明书，相关学习材料，自己拼装出的防守型武术擂台机器人，它能够自动检测武术擂台边缘，发现敌方以及定位的武术擂台机器人，采用了红外传感器，灰度传感器和红外测距传感器组成了一个集环境感应，动态决策与规划，行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统，采用C语言进行运动程序的编写，最终实现一个能够参加武术擂台机器人比赛的成品。

　　关键词：擂台机器人，控制系统，创意之星，MultiFlex任务分配：组长：张文帅负责仿真。

　　1 系统设计仿人型格斗机器人的系统结构主要由主控机构、伺服舵机、传动系统组成[1]。

　　仿生机器人共有2条腿，均匀分布在圆形躯干的两边，每条腿上有5个关节，机器人中的关节一般用“自由度”来表示。

　　对于一个仿生机器人来说，每条腿上的5个自由度基本能满足到达各个位置的要求，关节部位通过来伺服舵机进行实现。

　　2 硬件设计■2.1 控制器设计方案控制板可以控制全身的伺服舵机进行合适的角度调整以达到仿人效果，在此基础上完成合适的仿人动作。

　　核心处理器采用STM32F407VET6；动作存储空间：采用128MBTF储存卡，最大可支持32G；控制方式：蓝牙模块控制；485舵机接口：5个，理论可同时控制舵机数量为254个；TTL舵机接口： 5个，理论可同时控制舵机数量为254个；喇叭接口： 可同时连接2个8欧3瓦的喇叭；串口数量： 预留3个TTL接口；三维软件操作接口：标准USB接口；姿态传感器（陀螺仪）；电源模块：采用12V 航模电池供电，再使用降压模块分别引出10V、5V、3.3V 接口，分别为电机、各传感器、STM32单片机供电。

　　■2.2 系统模块设计方案要完成在蓝牙模块控制的情况下，能够根据周围情况的不同，做出合适的仿人动作。

　　通过STM32控制板进行蓝牙模块控制、电源检测等基础硬件配置，接收蓝牙发送过来的信息[2]，进行电源监控以及进一步子模块的运行。

　　■2.3 伺服舵机控制方式设计方案机器人采用的舵机为总线式舵机，此种舵机连接方式可以看作是所有的舵机是被一组线]。

　　因此控制方式不是简单的单对单控制命令，而是主控器将控制信号下发之后，每个舵机根据自己的ID号自动挑选自己对应的命令而执行。

　　毕业设计(论文)武术擂台仿人机器人系统及电路设计武术擂台仿人机器人系统及电路设计摘要本文围绕武术擂台仿人机器人的设计，从中国机器人大赛武术擂台赛比赛规则入手，分析合理的比赛策略，系统地介绍了武术擂台仿人机器人的硬件与软件构成、技术特点以及战术策略等方面的内容，主要包括硬件设计、决策系统以及干扰与抗干扰措施。

　　该仿人机器人结构设计巧妙，可以通过简单的动作完成仿人形态到车形态的变形，从而有效降低重心。

　　机器人共有7个自由度，整体重量4.19kg，高40cm，底部投影尺寸30cm*30cm，符合比赛要求。

　　底盘骨架采用4mm*4mm*3mm镂空角铝连结，四壁采用0.8mm不锈钢板包围，结构有一定的刚性，经测试可以抵抗进攻和防守中发生的激烈冲撞。

　　该控制器板载5V3A开关电源，具有RS232以及RS422总线接口，具有数字舵机接口以及模拟舵机接口，并且有设备过流保护、电源过压、欠压保护等功能。

　　通过研究和实 验，我们可以 得出以下结论 ：猜拳机器人 在图像识别和 决策方面表现 出色

　　它能够准确地 识别出对手的 手势，并根据 当前状态和历 史数据做出合 理的决策

　　决策模块：根据对手的手势和自己的当 前状态，判断出最佳的出拳顺序。这需 要用到复杂的算法和机器学习技术

　　反馈模块：在出拳后，通过传感器获取 结果，将信息反馈给决策模块，以便调 整策略

　　为了提高机器人的胜率，我们还 需要不断优化决策模块的算法。 这可能涉及到深度学习和强化学 习等技术。通过对大量数据进行 训练和学习，让机器人能够更好 地理解和预测对手的行为，从而 做出更明智的决策。此外，我们 还可以引入蒙特卡洛树搜索 (MCTS)等先进算法，用于优化决 策过程

　　期待更多的青少年科技创新人才能 够加入到这个领域中来基于STM32的智能格斗机器人控制系统设计

　　基于STM32的智能格斗机器人控制系统设计林泽通; 谢浩源; 谢尚好; 古世鹏; 郑建晓; 林展鹏【期刊名称】《《南方农机》》【年(卷),期】2019(050)023【总页数】2页(P28-29)【关键词】智能格斗机器人; STM32F103C8T6; 超声波测距【作者】林泽通; 谢浩源; 谢尚好; 古世鹏; 郑建晓; 林展鹏【作者单位】广东石油化工学院广东茂名525000【正文语种】中文【中图分类】TP242随着科学技术的发展，机器人的应用领域不断扩展。

　　与此同时，格斗机器人近年来在国内引起高度关注，出现了相关的综艺节目，如《铁甲雄心》《机器人争霸》等。

　　格斗机器人处于技术驱动类型的领域，有着十分正向的价值输出，其适应于格斗机器人的竞赛或表演与机器人教育机构的教学，往上可推广到军事作战领域作为战斗机器人，往下通过降低其攻击力，可制作成儿童玩具。

　　对格斗机器人智能化的研究具有较高的理论研究价值和实用价值，基于此，本文设计了一种基于STM32的智能格斗机器人控制系统。

　　1 机体机械结构设计本文设计的格斗机器人的机体机械结构如图1-1、图1-2所示。

　　其机体类型采用镀锌板组装的长方体类型，车身前部装有用于铲起对手的车铲，车身的顶部装有6000 r/min电机驱动的攻击防御用螺旋桨，车身尾部装有两个750 r/min电机驱动的高速攻击飞轮，行驶系统采用两个750 r/min电机驱动的车轮，并配合一个万向轮，使转向行驶灵活。

　　２０１８年／第６期 物联网技术２９0 引 言2016年6月23日，国务院印发《全民健身计划（2016—2020年）》国发〔2016〕37号文，明确提出开展全民健身活动，推广武术、太极拳、健身气功等民族民俗民间传统和乡村农味农趣运动项目。

　　同年7月26日，国家体育总局武术运动管理中心印发《中国武术发展五年规划（2016-2020年）》。

　　据中国武术协会不完全统计，目前中国学习武术的人口超过6 500万， 占世界总习武总人数的四分之一；现有武术馆、校、院、社1.2万余所，常年在武馆习武的人数达200万余人。

　　2000年终极格斗锦标赛UFC 被娱乐大亨洛伦佐.菲尔蒂塔兄弟以200万美金买下，14年后UFC 市值已超过18亿美金，市值翻了900倍[1]。

　　近年来，散打、拳击、跆拳道等武术搏击行业正处于飞速发展阶段，国内外搏击市场发展如火如荼。

　　但调查发现，目前搏击行业在训练方面存在两大问题：（1）即基本训练仍采用传统器械；（2）雇用专业陪练价格不菲。

　　针对上述问题，本文设计了一款智能搏击教练机器人（以下简称“智能教练”），该设计主要利用传感器技术和机械原理，以人形机器人的形式实现与训练者一对一的搏击训练陪练。

　　该系统投入市场后，不仅会大大方便广大搏击运动员和搏击爱好者，同时还可创造可观的经济效益。

　　1 系统设计概述本系统利用内置压力传感器监测搏击者的打击力度，将打击力度分为若干等级，各等级对应相应的语音回复。

　　当机器人身体某部位的压力传感器监测到数值时，会根据各受压点的力度大小及位置判断当前搏击者的动作，通过驱动机械臂的直流电机做出简单出拳出腿等动作回应。

　　同时，底座小轮在电机的驱动下使 “智能教练”进退自如，增强了灵活性和专业性。

　　基于太极分析的轮式机器人格斗设计 *摘要：随着机器人的普及，人们对机器人的功能性有了更高的要求，同时对机器人的竞赛、观赏更是有了空前的重视。

　　其中有一项最受当代大学生感兴趣的便是机器人格斗，机器人格斗具有竞技性和观赏性。

　　但现在机器人格斗大部分依旧由冲撞、上推、扔举等为主，都比较强硬，这样不但对机器人有极大的损耗而且也增加了电量的消耗。

　　关键词：机器人格斗设计观赏性DOI:一、绪论（一）研究背景及意义由于机器人的特殊性，大部分可用于格斗或观赏格斗的机器人存在格斗形式单一、续航短、观赏性不强等问题。

　　本文针对上述问题，将太极拳技法与机械结构相结合，从而做到动作实战性强、观赏性高，用最小的功率做到最有效的打击。

　　（二）主要研究方法本文以分析和理论推导为主的方法进行研究，并通过已有的机器人进行测试。

　　二、太极拳的机械结构分析与设计（一）太极拳重心的理论分析在格斗的过程中，控制好重心的目的就是保持平衡。

　　重心稳定有利于平衡，但平衡不是绝对的，在实际运用中，平衡常被打破，这就要求重心转换的灵活。

　　体认和运用好每一个部分的重心及其整体重心的关系是打好太极拳的一个重要基础。

　　以最极端的例子解释，左脚支撑，右脚离地，然后慢慢把右脚着地支撑，左脚离地，这就是中心从左移向右。

　　但是太极拳却不能单单这样去理解，举个例子，双脚分开与肩同宽，两条腿各支撑一半的体重，在这个姿势上，两腿不动，上身向右移动，这时会感觉右脚支撑的重量明显的大了，这就是太极拳上说的，此时左脚是虚的，右脚是实的。

　　基于STM32的飞轮格斗机器人的设计与实现张楚其;林泽通;郑建晓;谢尚好;洪庭铿;何杰光【摘要】针对目前国内格斗类机器人赛场格斗性能较差、操作较复杂和反应速度慢等问题,设计了一种基于STM32的飞轮格斗机器人.机器人采用高强度、耐冲击的镀锌板机械结构和四驱式的轮式结构,具有高度的灵活性和比赛场地的适应性.机器人携带\飞轮\和\矛\武器,可对目标实施物理攻击.软件设计采用C语言自主开发的控制系统,使用2.4 G无线控制手柄进行控制.【期刊名称】《广东石油化工学院学报》【年(卷),期】2019(029)003【总页数】4页(P47-49,53)【关键词】STM32单片机;格斗机器人;PS2控制手柄【作者】张楚其;林泽通;郑建晓;谢尚好;洪庭铿;何杰光【作者单位】广东石油化工学院,广东茂名525000;广东石油化工学院,广东茂名525000;广东石油化工学院,广东茂名525000;广东石油化工学院,广东茂名525000;广东石油化工学院,广东茂名525000;广东石油化工学院,广东茂名525000【正文语种】中文【中图分类】TP242融合电子、智能控制、计算机等多学科技术的机器人，在人们的工作、生活和娱乐中扮演着越来越重要的角色[1-3]。

　　机器人教育不单单是学习机械工程学、信息科学等知识,更是一个着重参与体验的活动。

　　机器人赛事作为机器人教育中的一部分，是培养青少年创新意识的重要手段之一。

　　近年来，全国出现了各种机器人比赛，其中机器人格斗赛具有很高的观赏性，能提高学生的创新、实践等能力[4]。

　　在比赛规定场地内，双方格斗机器人在比赛时间内相互进行物理攻击，摧毁对手机器人，使对手全机无法动弹、武器无法运转而取胜。

　　机器人采用高强度、耐冲击的镀锌板机械结构，抗冲击能力强、稳定性好；并采用四驱式的轮式结构，在赛场上行动迅速、反应敏捷。

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