我看过亚太机器人大赛的视频,我觉得他们做的事情很了不起。我不知道他们如何控制如此高的精度。

其实也没那么精确。如果允许机器人穿针引线,用现有技术肯定不行。其实你说的精度和工业机器人的精度不是一个级别的。参加Robocon大赛的机器人都是本科生利用业余时间(或者旷课)制作的。技术上不符合工业生产中公差配合的精度要求,所以精度其实不在一个层次上。

而阿布Robocon大赛的魅力在于如何根据学校提供的资源,利用现有的机械条件和各种传感器,完成符合使用要求的机电一体化产品。Robocon的坑友们有个想法:机电互补。机电互补的本质是在满足相同要求的情况下,选择合适的机械或电路方法。选择标准是:可靠性、重量、准确性和速度。在Robocon的比赛中,稳扎稳打,用速度赢得冠军。重量符合要求才能参赛,精度足够保证完成每一个连环小任务。

全场定位方面,广泛采用Xi安交通大学2007年首创的陀螺仪+编码器(光栅编码器+全向轮-小轮与大轮成90度角的麦克纳姆轮)的定位模式。如果你注意观察,在2007年之前的领域中,有许多白线。但近年来,白线的面积在逐渐缩小甚至消失(比如阿布罗博康2014遗址,基本上是用颜色来区分的)。呵呵,给我做宣传吧。。。跑题了。。。反正机器人在场上有三个自由度。假设地面被视为xoy平面,机器人具有绕Z轴旋转和沿X和Y轴平移的自由度。用陀螺仪返回机器人相对于初始位置的相位(初始相位是场地出发区的相位)。通过至少两个码盘,可以返回机器人的速度信息。然后利用高中物理的知识辅以积分等等做一个算法就可以得到机器人在整个场地上的位置和姿态。

机器人的动作区域有两种方法,因为要求末端执行器(通常是手爪)的位置精度高。一种是机械限制——比如导向轮、特殊形状的装置(比如圆环可以用V型槽定位),另一种是使用传感器——比如超声波、红外测距、激光雷达进行修正。方法不同,返回的有效值含义不同,修正项也不同——但总的来说,大多选择修正码盘值。比赛用陀螺仪还是很贵的,具体型号我就不提了(记不清了),在规定的速度范围内精度还是有保证的。有了这些传感器,基本上机器人移动的时候,就可以有很大的灵活性。通过这些传感器,可以弥补码盘打滑带来的误差,也可以弥补现场实际工作尺寸与标注尺寸之间的误差(包括制造误差与基准不重合的误差)。

此外,在全场定位的过程中,还可以在行程中选择合适的路径,以场地上的标志物为参照系,适当修正路径。其实这和大赛的方案密切相关——成功卫冕的电系在Robocon 2013的绿化星球任务中,用白线修正了自动机器人(车A)的路径。换句话说这实际上是。。。跟各个团队的文化有关系。路径规划能深刻反映一个团队的指导思想和一个学校学生的科研理念。话不多说,就这样。

致敬HITCRT

Xi交大机器人队退休闲人