申请/专利权人：西北工业大学

申请日：2019-03-25

公开（公告）日：2019-07-05

公开（公告）号：CN109966754A

主分类号：A63H13/06(20060101)

分类号：A63H13/06(20060101);A63H30/02(20060101)

优先权：

专利状态码：失效-发明专利申请公布后的视为撤回

法律状态：2021.04.27#发明专利申请公布后的视为撤回;2019.07.30#实质审查的生效;2019.07.05#公开

摘要：本发明涉及一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，包括底盘部分、斜面登台部分、上层结构、铲子攻击装置、传感器模块排布、电池部分和控制电路部分，本发明利用尾部斜面登上一定高度的擂台，上台速度快、成功率高；本发明安装有若干激光传感器和灰度传感器，使得擂台机器人对擂台边缘检测准确、识别对手迅速、反应灵敏。在控制方面，本发明使用了串口总线式的连接方式。在结构方面，本发明具有节省材料，易于加工，生产周期短，易于改造等优势。

主权项：1.一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，其特征在于，包括底板2、若干轮子1、上层板5、铲子板16、尾部斜面板30、控制电路、航模电池10、若干激光传感器4、若干电机33、舵机20和若干灰度传感器；底板2和上层板5之间通过电机支架31支撑，轮子1对称位于底板2四角处，并分别通过电机33进行控制运动；尾部斜面板30通过尾部斜面板30与底板连接件32与底板2一侧固连，尾部斜面板30同时通过第一尾部连接件6与两块尾部斜面支撑板7连接，尾部斜面支撑板7通过第二尾部连接件34与电机支架31连接；铲板16的直面板通过第一摇臂25及铲子摇臂支座24与上层板5铰接，并通过舵机20通过中间摇臂19与铲板16中间连接，控制武术擂台机器人在台上时铲子前端着地后的锁死；底板2上分布若干激光传感器4，用于检测擂台边缘、对手位置、武术擂台机器人位置；底板下方分布有若干灰度传感器，用于检测出发区域黄蓝色块、识别擂台及台下的黑白颜色；控制电路主要用尼龙柱固定于底板2中间空白区域。

全文数据：一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人技术领域本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种斜面登台的武术擂台机器人背景技术随着机器人技术的发展，各项机器人比赛每年都如火如荼的进行，其中武术擂台机器人赛项由于其刺激性与观赏性较强，得到越来越多的关注。现有的武术擂台机器人多为套件拼装，套件形状的固定限制了机器人的形状创新以及运动方式；而自制的多使用3D打印件、电木、亚克力等材料。本发明将介绍使用碳纤维板材，3D打印结构为辅助连接件的擂台机器人。在专利CN201721476914.0中，传感器为红外传感器，红外传感器体积大，占用了大量空间，而本发明则使用激光传感器，体积小且便于安装；该专利铲子前无自锁，且摇臂长，铲子前端直接落在场地，与场地为线接触，易被对手铲起，摇臂也易折断，失去主动权，而本发明铲子前端与场地为面接触，与场地有更好的贴合，铲子前端为尖端，并有舵机锁紧，易于铲起对手，赢得胜利；该专利006中指出用到了铸模件，如果单件生产则成本过高，且方案后续如果需要改动会比较麻烦，本发明采用亚克力、碳纤维板以及小型打印件，加工生产容易，具有普适性。在专利CN201721146875.8中，擂台车采用前后铲子支撑的方式上台，上台速度慢，且由于前后各两个小铲子，对舵机控制的依赖性大，舵机一旦不同步或者故障，会对比赛有很大影响，而本发明使用斜面撞击方式登台，速度快且稳定；该专利采用套件拼装，对结构的限制很大，而本专利除了螺丝等标准件外，所有零件均为自主设计，设计灵活性大，武术擂台机器人的结构更为优化。在专利CN201610808282.7中，擂台车具有六个轮子，虽然上台时不易卡顿，但多两个电机增加了擂台车的重量，且转弯不灵活，同时占用了底层空间，使得传感器可占有的空间减少，而本专利只有四个电机，并巧妙抬高了底盘，利用两轮子并联以增大摩擦力，运动灵活。发明内容本发明解决的技术问题是：武术擂台赛机器人是国内外机器人领域的研究热点之一，它涉及到信息处理、机械设计与加工制造、人工智能、仿生学等多种学科。武术擂台赛机器人是一个复杂的机电系统，它具有稳定性高、运动灵活、障碍规避、识别对手等特点。针对现有的武术擂台机器人多使用购买的塑料套件或大块的3D打印件，本发明所要解决的技术问题如下：1.小车登台结构的设计：武术对抗机器人需要有自主寻找并登陆一定高度擂台的能力，因此设计一套稳固且便捷的登台结构尤为重要，斜面登台则具备快速的特性。现有采用的3D打印尾部虽然稳固，但在制作方面耗时长且浪费材料，不易改造。因此，易于生产、加工、装配的尾部斜面组件及安装方式是本专利的研究重点问题。2.小车重心的布局：由于采用斜面登台，如果小车重心布局不合理，将会发生翻倒或不能上台的情况，合理的布局利于提高小车上台过程的安全性能，并可合理利用自身重力使小车上台容易。3.攻击武器铲子的安装与设计：现有结构多采用轴承与轴承座，导致铲子部分零件的设计、装配需时时以轴承尺寸为主，受到较大的限制，本专利将提供一种新的安装方式代替轴承，增加设计的灵活性，同时提高铲子强度；现有铲子的形状多为一块板或两种材料拼接，形成折弯，前面带尖；而本专利在前面尖端的下方设计了微小的倾斜，使得铲子能够适应装配误差，与地面贴合良好。4.控制部分：最大特点使用了半双工串口通讯总线与单独传感器配套控制电路板，使得多种多个传感器与执行机构如舵机等能同时挂载一起且兼容性高效运行，减小主控制板任务处理负担，提高电路控制系统的运行速度、复杂度与容错性。如图9所示5.传感器的选择与布局：现有的擂台机器人在台上多存在检测盲区，容易掉下擂台、检测不到敌人或者登台率低，并且传感器种类单一，本发明将会提供一种新的传感器以及传感器布局和安装方式，使得机器人的运动更为灵活，擂台上下检测、对手检测更为精准快捷。本发明的技术方案是：一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，包括底板、若干轮子、上层板、铲子板、尾部斜面板、控制电路、航模电池、若干激光传感器、若干电机、舵机和若干灰度传感器；底板和上层板之间通过电机支架支撑，轮子对称位于底板四角处，并分别通过电机进行控制运动；尾部斜面板通过尾部斜面板与底板连接件与底板一侧固连，尾部斜面板同时通过第一尾部连接件与两块尾部斜面支撑板连接，尾部斜面支撑板通过第二尾部连接件与电机支架连接；铲板的直面板通过第一摇臂及铲子摇臂支座与上层板铰接，并通过舵机通过中间摇臂与铲板中间连接，控制武术擂台机器人在台上时铲子前端着地后的锁死；底板上分布若干激光传感器，用于检测擂台边缘、对手位置、武术擂台机器人位置；底板下方分布有若干灰度传感器，用于检测出发区域黄蓝色块、识别擂台及台下的黑白颜色；控制电路主要用尼龙柱固定于底板中间空白区域。本发明的进一步技术方案是：所述若干激光传感器以多种方式分布于武术擂台机器人四周，具体排布描述如下：底盘前方三个激光传感器成米字排列，构成135度角，扩大检测范围，用来检测对手，辅助台上台下识别；底盘左右激光传感器各一个，用来检测左右是否有对手；底盘后方的激光传感器则安装在尾部斜面板上，也成米字排布。上层板上的激光传感器，在前方左右各一个，通过第三激光传感器支架使其朝向斜向下，用于当擂台车处在擂台边缘的时候进行边缘检测，防止掉落；在前方有两个安装比较高的激光传感器正对前方，同于上台时候与场地边缘对齐；后方尾部斜面上有一个激光传感器，用于擂台车倒退时检测擂台边缘。所有激光传感器均通过各自相应的激光传感器支架固定。第一激光传感器支架具有一定仰角，是由于在测试激光传感器的过程中发现激光带有一定张角，设计仰角以抵消激光本身张角的影响。本发明的进一步技术方案是：所述铲子板的直面板通过第一摇臂及铲子摇臂支座与上层板连接，第一摇臂及铲子摇臂支座之间通过塞打螺丝进行连接，左右摇臂镜像对称；铲子板中间并通过中间摇臂与舵机相连，当武术擂台机器人位于台上时，舵机在铲子前端着地后将铲子锁死，使与铲子板相连的铲子前端尖部保持贴地状态，防止对手将铲子掀起；当武术擂台机器人位于台下时，舵机放松，解除锁死，使得上台动作能够进行。本发明的进一步技术方案是：还包括尾部斜面上层盖板，通过尾部斜面上层盖板与尾部斜面支撑板连接件与尾部斜面支撑板用两根双头螺杆固定，用作武术擂台机器人尾部上面的封装，并用第一激光传感器支架来安装权利要求2中所述的激光传感器。本发明的进一步技术方案是：所述上层板通过四个螺丝固定在电机支架上，使其拆装方便。上层板中间开口，开口面积稍大于底板上电路板所占的面积，便于板子的更换、接线以及控制代码的烧录。上层板前方有四个激光传感器，两个通过第三激光传感器支架安装在上层板两角，向下俯视，用于边缘检测，两个通过第二激光传感器支架安装在上层板，正对前方，用于上台时和擂台边缘对齐；同时预留有许多孔位，便于传感器角度调整以及装备其他模块。本发明的进一步技术方案是：所述若干灰度传感器在底板前后左右的中间位置各排布一个，通过灰度传感器支架与底板相连，用来识别场地颜色的变化，分辨黑白灰、黄蓝等颜色。本发明的进一步技术方案是：所述尾部斜面板与水平面夹角为140度，经实验验证在此值附近均可。此角度由与尾部斜面板连接的尾部斜面板与底板连接件进行限制，两块尾部斜面支撑板进行辅助支撑。本发明的进一步技术方案是：所述控制电路包括主控制电路，激光测距传感器控制电路、灰度测量传感器控制电路、直流有刷电机驱动控制电路、单总线数字舵机控制电路，各电路均通过半双工串口通讯总线与主控连接。本发明的进一步技术方案是：所述模块之间的信号传递如下：所有模块以及主控制板都使用半双工串口通讯总线5264端口接插件及连接线连接在一条总线上，各模块与主控以及各模块之间通过制定的通讯协议来严格执行通讯，主控被设定为最高优先等级控制整个总线的收发通讯。发明效果本发明的技术效果在于：1对于武术擂台机器人的登台功能，测试结果为在电路稳定，传感器参数调整无误的情况下，上台成功率接近100％,从出发区出发时，上台时间测试为平均值为5s，即使中途掉落擂台，上台时间均在比赛要求的时间内，此时测试时间为6s，且远少于依靠铲子登台的登台方式需要的时间。2对于武术擂台机器人的铲子功能，由于有舵机自锁，可以起到一定的保护作用，攻击性能优于只有单片板材作为铲子的擂台车，参见图24。3对于武术擂台机器人的摇臂的组装，分别实验了使用轴承和塞打螺丝的摇臂设计，实验结果为轴承安装装配麻烦，对公差要求高，且过盈配合不利于拆卸与重复使用，而塞打螺丝则很好的解决了这一问题。4对于武术擂台机器人的控制电路，总线控制使得连线清晰，数据传输快捷，小车反应较非总线方式更加灵敏。5对于武术擂台机器人的传感器模块，4-激光传感器模块为自行设计，稳定性有待提高，传感器检测范围也有待深入研究，但由于激光传感器安装便捷、体积小、安装数量多，极大的扩大了武术擂台机器人的检测范围，台上台下判断、对手识别准确率高。附图说明图1为本装置整体图图2为本装置等轴测图图3为本装置俯视图图4为本装置前视图图5为本装置左视图图6为本装置仰视图图7为本装置后视图图8为本装置尾部斜面局部图图9为本装置控制电路控制系统总图图10为擂台机器人主控制板总体框架原理图图图11为擂台机器人主控板主控芯片部分原理图图12为擂台机器人主控板通讯控制部分原理图图13为擂台机器人主控板电源供电部分原理图图14为擂台机器人主控板PCB图图15为直流有刷电机驱动控制板控制部分原理图图16为直流有刷电机驱动控制板供电驱动部分原理图图17为直流有刷电机驱动控制板PCB图图18为激光测距传感器控制板控制部分原理图图19为激光测距传感器控制板激光测距部分原理图图20为激光测距传感器控制板PCB图图21为灰度测量传感器控制板原理图图22为灰度测量传感器控制板PCB图图23为CDS516总线式数字舵机与半双工串口通讯总线的连接原理图图24为铲子效果图图中：1-轮子得科技术直径68mm驼峰轮；2-底板；3-第一激光传感器支架；4-激光传感器；5-上层板；6-第一尾部连接件；7-尾部斜面支撑板；8-双头螺杆；9-尾部斜面上层盖板；10-航模电池14.8V2600mA；11-电池挡块；12-备用支架；13-第二激光传感器支架；14-第三激光传感器支架；15-尼龙柱M2-15；16-铲子板；17-铲子前端尖部；18-舵机支架；19-中间摇臂；20-舵机CDS5516；21-灰度控制板；22-主控；23-电机驱动；24-铲子摇臂支座；25-第一摇臂；26-第四激光传感器支架；27-灰度传感器支架；28-灰度传感器；29-尾部斜面上层盖板与尾部斜面支撑板连接件；30-尾部斜面板；31-电机支架；32-尾部斜面板与底板连接件；33-电机-得科DK-DJ-122200；34-第二尾部连接件；35-第五激光传感器支架具体实施方式参见图1—图23,机器人的组成包括以下几个方面：1.底盘部分，2.斜面登台部分，3.上层结构，4.铲子攻击装置，5.传感器模块排布，6.电池部分和7.控制电路部分参见图1—图8，下面针对每一部分分别进行阐述：1.底盘部分：底盘以底板4mm厚碳纤维板为主，左右各2组驼峰轮1得科技术直径68mm驼峰轮，每组2个驼峰轮1得科技术直径68mm驼峰轮并联，用螺丝、防松螺母固定，并通过联轴器与电机33相连，电机33通过电机支架31固定在底板2，如图6仰视图。由于擂台机器人需进行对战，故重心越低越好，但考虑到小车需要依靠尾部斜面登上一定高度的台阶，且轮胎直径有限，底盘又应适量提高。故设计了专门的电机支架31，电机支架31相对底板2的底面向下有突出部分，但突出部分在轮子宽度之内，轮子在底盘所占的面积指如图4左视图的视图方向轮子的投影面积被充分利用，既升高了底盘，又节省了空间，如图6仰视图。底盘周围排布四个灰度传感器28通过灰度传感器27支架固定在前后左右，如图7仰视图以及三个激光传感器4通过激光传感器支架3固定在底盘左右以及前面中间，前面左右乘45度的两个激光传感器4通过第四激光传感器支架26通过螺丝固定在电机支架31上，与前面中间的激光传感器构成“米”字形，如图5前视图，底板2中间为灰度控制板21、主控22、电机23驱动的安装空间，通过尼龙柱安装在底板2上，如图3俯视图。2.斜面登台部分：尾部斜面板30采用碳纤维板材作为主体，设计了沉头孔，避免了螺丝突出，影响上台；3D打印的小零件作为连接件，通过3D打印的尾部斜面板32与底板连接件与底板固定，尾部斜面板32与底板连接件采用弧度设计，使得贴合更加完美，同时设计了一个较小的余量，形成一个朝向地面的突起，可以避免上台时候因连接件与板材和底盘的缝隙造成的卡顿。尾部两边对称的安装有尾部斜面支撑板7，并通过3D打印的第一尾部连接件6与尾部斜面板30固定、3D打印的第二尾部连接件34与电机支架31固定。尾部斜面支撑板7巧妙利用电机支架承力，具有很高的强度以及稳定性，提高了3D打印件的使用寿命。3D打印的连接件总共有5个，以提高安全性，做到在比赛中偶尔有连接件损坏时，整体结构依旧可以保持完整，提高安全性，如图8所示。由于斜面主体为板材，相较打印件的斜面内部有较大空间用来放置传感器，也可以用来容纳配重物，方便重心位置的调整，节省了大量车内部的空间，也利于传感器的保护，因此在尾部斜面空腔内安装有三个激光传感器4，呈“米”字排布，通过激光传感器支架35连接在尾部斜面板30上，激光通过尾部斜面板30预留的孔通过，如图7后视图所示。尾部斜面上方为尾部斜面上层盖板9，与两个尾部斜面支撑板7通过两个尾部斜面上层盖板29与尾部斜面支撑板连接件相连，用两根双头螺杆8固定。尾部斜面上层盖板9上有一个-激光传感器4通过第一激光传感器支架3固定在上面。3.上层结构：上层板5通过四个螺丝固定在电机支架31上，使其拆装方便。上层板5中间开口，开口面积稍大于底板2上电路板所占的面积，便于板子的更换、接线以及控制代码的烧录。上层板5前方有四个激光传感器4，两个通过第三激光传感器支架14安装在上层板5两角，用于边缘检测，两个通过-第二激光传感器支架13安装在上层板5，正对前方，用于上台时和擂台边缘对齐；同时预留有许多孔位，便于传感器角度调整以及装备其他模块。4.铲子攻击装置：铲子的摇臂有三个：中间摇臂19、第一摇臂25、另一个与第一摇臂25镜像对称，三个摇臂均与铲子板16相连，铲子板16与铲子17前端尖部用螺丝固定。为了节省轴承座所占的空间，没有使用多数擂台车采用的轴承和轴承座结合，而是采用了Ф8mm塞打螺丝标准件，图中未画出作为轴，加垫片防止两边磨损，将第一摇臂及与第一摇臂镜像对称的摇臂固定在铲子摇臂支座24上，保证强度，节省空间。铲子摇臂支座24与上层板5固定。中间摇臂19直接与舵机20CDS5516相连，舵机20CDS5516与舵机支架18固定，舵机支架18固定在上层板5上，如图3所示。铲子板16采用碳纤维板材，铲子17前端尖部采用3D打印材料，与场地贴合面大，易于攻击与自我保护，铲子17前端尖部设计有小斜面，能够很好的容纳装配误差，如图5所示。5.传感器模块排布：底盘前后左右的中间各排布一个灰度传感器28通过灰度传感器支架27固定，位置如图6中四个方形孔所示，用来识别擂台颜色的变化，分辨黑白灰、黄蓝等颜色。底盘前方激光传感器4成米字排列，如图4所示，扩大检测范围，用来检测对手，辅助台上台下识别；底盘左右的激光传感器4各一个，如图5所示，用来检测左右是否有对手；底盘后方的激光传感器4则安装在斜面上，也成米字排布，如图7所示，固定方式均如前所述。上层板上的激光传感器4，在前方左右斜向下各一个，如图4所示，用于当擂台车处在擂台边缘的时候进行边缘检测，防止掉落；在前方有两个比较高的激光传感器4正对前方，同于上台时候与场地边缘对齐；后方尾部斜面上有一个斜向下，用于擂台车倒退时检测擂台边缘。固定方式均如前所述。6.电池部分：10-航模电池14.8V2600mA依靠固定在上层板5上的两个电池挡块11进行限位，并用扎带固定，如图3所示。7.控制电路部分：擂台机器人控制电路：包括主控制电路；激光测距传感器控制电路，用于测量擂台机器人与周围障碍物之间的距离，并将该信息传送至主控制电路；灰度测量传感器控制电路，用于检测地面的颜色，判断机器人的大致位置，并将该信息传送到控制模块；直流有刷电机驱动控制电路，用于接收控制模块发送的控制信号，驱动机器人电机以控制机器人的运动；单总线数字舵机控制电路，用于接收主控制电路的控制信号，并通过舵机控制机器人铲子的升降。所述激光测距传感器控制电路，灰度测量传感器控制电路，直流有刷电机驱动控制电路，单总线数字舵机控制电路均通过半双工串口通讯总线与所述主控制电路连接。本专利与之前设计的擂台机器人专利最大的不同点为电子硬件与控制部分的总线式硬件连接与控制部分，如图2。所有模块以及主控制板都使用半双工串口通讯总线5264端口接插件及连接线连接在一条总线上，各模块与主控以及各模块之间通过制定的通讯协议来严格执行通讯，主控被设定为最高优先等级控制整个总线的收发通讯。这样与传统的擂台机器人的电路结构完全不同，主控板上无需预留电机等外设单独物理接口，总线上可随时增加减少从设备模块同时无需预留物理接口而直接通过修改主控程序里的从设备IP地址达到访问与控制从设备的目的。从而大大减小了每个模块的电路板面积与体积与主控芯片需要处理的任务量以及烧写进Flash的代码量，方便了机械装配与安装、程序编写与硬件调试。目前擂台机器人电路半双工总线最大通讯波特率可达2Mbps，通讯速度快使得主控处理传感器数据速度更快，电机舵机等从设备执行更迅速，机器人反应更敏捷。理论上总线上可以挂载任意多从设备，实际电路中由于总线信号线的阻抗匹配问题，主控电路板上的每个5264母接口最大可串联挂载5个从设备，如图23所示。表1半双工串口总线通讯协议指令包格式帧头ID号数据长度指令参数校验和0x550x55IDLengthCmdPrm1…PrmNChecksum使用一定规定与规则的通信协议，使得半双工串口总线在高速收发传送信息的同时减小掉包、丢包率，同时极大的避免了误判与误操作，以及总线上的传送混乱与抢占情况。1参见图14，擂台机器人主控板主控：1.主控制电路：包括控制模块1；接口模块2，用于连接SW下载器，树莓派，舵机，电源和其它电路等等；指示灯模块3，用于检测芯片和稳压模块是否正常工作；姿态检测模块4，用于检测机器人的当前姿态，并将信号传送至控制模块；通讯模块5，用于传送主控制电路的控制信号，并接收来自其它电路的信号，电源模块6，将外界电源的电压转换成电路所需的3.3伏和5伏电压。所述接口模块2，指示灯模块3，姿态检测模块4，通讯模块5，电源模块6均与所述控制模块1连接；所述控制模块1，接口模块2，指示灯模块3，姿态检测模块4，通讯模块5均与所述电源模块6连接；所述接口模块2与所述通讯模块5连接。2.所述控制模块1为ARMCortex-M3内核32位微控制器芯片STM32F103RCT6。3.所述接口模块2包括SW下载接口，树莓派接口，模拟舵机接口，总线接口，电源接口。4.所述指示灯模块包括电源指示灯和调试指示灯。5.所述电源模块包括11.1V降9V模块，9V降5V模块，5V降3.3V模块。6.所述擂台机器人主控制电路还包括树莓派供电反向极性和限流保护模块7所述树莓派供电反向极性和限流保护模块7与所述控制模块1，接口模块2连接。参见图11，主控板核心控制芯片使用意法半导体公司ARMCortex-M3内核32位微控制器芯片STM32F103RCT6，使用LQFP64N封装。芯片引脚连接说明：①5号PD0引脚、6号PD1引脚为外部时钟振荡器引脚分别连接主控板外围8MHz晶体NX5032GX振荡电路时钟信号输出引脚OSC_IN和OSC_OUT。②7号NRST引脚为芯片硬件复位信号引脚连接主控板硬件复位电路下拉复位信号输出引脚。③10号PC2引脚为指示灯控制引脚推挽输出连接0603封装蓝色LED发光二极管D1阳极。④16号PA2引脚为全双工异步串口2输出信号USART2_TX引脚连接9轴姿态角度测量传感器模块JY901的3号全双工异步串口输入信号引脚。17号PA3引脚为全双工异步串口2输入信号USART2_RX引脚连接9轴姿态角度测量传感器模块JY901的4号全双工异步串口发送信号引脚。⑤29号PB10引脚为全双工异步串口3输出信号USART2_TX引脚连接软件视觉上位机RaspberryPi3B+微型计算机的通用GPIO外设2.54mm排插母座接口5号RaspberryPi3B+微型计算机全双工异步串口输入信号引脚。30号PB11引脚为全双工异步串口3输入信号USART2_RX引脚连接软件视觉上位机RaspberryPi3B+微型计算机的通用GPIO外设2.54mm排插母座接口4号RaspberryPi3B+微型计算机全双工异步串口输出信号引脚。⑥39号PC8引脚为半双工串口通讯总线输入信号线使能信号线USART1_RX_EN引脚连接SOP-14封装六三态门逻辑芯片半双工串口总线控制器74HC126的4号2OE数据使能输入引脚。40号PC9引脚为半双工串口通讯总线输出信号线使能信号线USART1_TX_EN引脚连接SOP-14封装六三态门逻辑芯片半双工串口总线控制器74HC126的1号1OE数据使能输入引脚。⑦42号PA9引脚为半双工串口通讯总线输出信号线USART1_TX引脚连接SOP-14封装六三态门逻辑芯片半双工串口总线控制器74HC126的2号1A数据输入引脚。43号PA10引脚为半双工串口通讯总线输入信号线USART1_RX引脚连接SOP-14封装六三态门逻辑芯片半双工串口总线控制器74HC126的6号2Y数据输入引脚。⑧46号PA13引脚为JLinkARM下载仿真调试器SWD调试接口SWDIO仿真信号串行双向数据线引脚连接JLink下载仿真调试器2.54mm排插接口3号引脚。49号PA14引脚为JLinkARM下载仿真调试器SWD调试接口SWCLK仿真信号串行时钟信号线引脚连接JLink下载仿真调试器2.54mm排插接口2号引脚。⑨58号PB6引脚、59号PB7引脚、61号PB8引脚分别为通用定时计数器4输出通道1、输出通道2、输出通道3引脚分别连接模拟舵机接口PH2.0-3母座SL3、SL2、SL1的3号引脚。⑩60号BOOT0引脚为STM32芯片启动模式选择引脚0连接模拟地AGND。芯片供电部分：13号VDDA芯片模拟电路电源端引脚串联0603封装0Ω扼流磁珠UPZ1608E101-3R0TF同时与0603封装104、106去耦滤波电容并联后连接至主控板3.3V供电电源VCC_3.3。19号VDD_4、32号VDD_1、48号VDD_2、64号VDD_3芯片电源电压端引脚串联0603封装0Ω扼流磁珠UPZ1608E101-3R0TF均分别同时与0603封装104去耦滤波电容并联后又与0603封装475去耦滤波电容并联后连接至主控板3.3V供电电源VCC_3.3。12号VSSA芯片模拟电源公共接地端引脚以及18号VSS_4、31号VSS_1、47号VSS_2、63号VSS_3电路公共接地端引脚均连接主控板模拟地AGND。参见图12，主控板的半双工串口通讯总线控制器使用六三态门逻辑芯片74HC126，使用SOP-14封装。芯片引脚连接说明：1号1OE引脚为数据使能输入引脚连接主控控制芯片40号PC9半双工串口通讯总线输出信号线使能信号线USART1_TX_EN引脚。2号1A引脚为数据输入引脚连接主控控制芯片42号PA9半双工串口通讯总线输出信号线USART1_TX引脚。4号2OE引脚为数据使能输入引脚连接主控控制芯片39号PC8半双工串口通讯总线输入信号线使能信号线USART1_RX_EN引脚。3号1Y数据输出引脚与5号2A数据输入引脚连接后连接至主控板半双工串口通讯总线物理端口5264端口AX1、AX2、AX3、AX4、AX5、AX6、AX7、AX8的3号数据线引脚。6号2Y引脚为数据输出引脚连接主控控制芯片43号PA10半双工串口通讯总线输入信号线USART1_RX引脚。7号GND引脚为芯片电源接地端引脚连接主控板数字地DGND。14号VCC引脚为芯片电源端引脚连接主控板3.3V供电电源VCC_3.3。参见图13，主控板的9VDC-DC开关稳压模块使用佰锐科技公司DM02-28090008DS贴插封装DC-DC开关稳压9V降压模块。芯片引脚连接说明：1号、2号输出电源正引脚同时连接主控板9V供电电源VCC_9V。3号、4号输出电源参考地引脚同时连接主控板数字地DGND。5号、6号输入电源参考地引脚同时连接主控板数字地DGND。7号、8号输入电源正引脚同时连接主控板供电反向极性与限流保护电路输出电源端VCC_AX。参见图13.主控板的5VDC-DC开关稳压模块使用佰锐科技公司DM02-28050016DS贴插封装DC-DC开关稳压5V降压模块。芯片引脚连接说明：211号、2号输出电源正引脚同时连接主控板5V供电电源VCC_5V。223号、4号输出电源参考地引脚同时连接主控板数字地DGND。235号、6号输入电源参考地引脚同时连接主控板数字地DGND。247号、8号输入电源正引脚同时连接主控板9V供电电源VCC_9V。参见图13，主控板的3.3V直流稳压芯片使用低压差直流稳压芯片AMS1117-3.3，使用SOT-223封装。芯片引脚连接说明：251号电源参考地引脚连接主控板模拟地AGND。262号、4号输出电源引脚同时连接主控板3.3V供电电源VCC_3.3。273号输入电源引脚连接主控板5V供电电源VCC_5V。参见图11.主控板的9轴姿态角度测量传感器模块JY901使用Telesky公司JY901串口9轴加速度计陀螺仪贴插封装模块。芯片引脚连接说明：282号模块电源端连接主控板5V供电电源VCC_5V。293号全双工异步串口输入信号引脚连接主控控制芯片16号PA2全双工异步串口2输出信号USART2_TX引脚。304号全双工异步串口输出信号引脚连接主控控制芯片17号PA3全双工异步串口2输入信号USART2_RX引脚。315号模块电源接地端连接主控板模拟地AGND。2参见图17，直流有刷电机驱动控制板驱动：1.驱动控制电路：包括控制模块1；通讯模块2，用于接收主控制电路的控制信号；接口模块3，用于连接SW下载器，编码器，电源和其它电路等等；驱动模块4，用于驱动机器人电机以控制机器人的运动由控制芯片TIM3的通道1和通道2产生PWM波控制电机的转速；指示灯模块5，用于检测驱动电路是否正常工作；电源模块6，用于将外接电源电压转换成驱动电路所需的各种电压。所述通讯模块2，接口模块3，驱动模块4，指示灯模块5，电源模块6均与所述控制模块1连接；所述控制模块1，通讯模块2，接口模块3，驱动模块4，指示灯模块5均与所述电源模块6连接；所述接口模块3与所述通讯模块2连接；所述指示灯模块5与所述驱动模块4连接。2.所述控制模块1为ARMCortex-M0内核32位微控制器芯片STM32F030F4P6。3.所述接口模块3包括SW下载接口，编码器接口，总线接口，电源接口。4.所述指示灯模块包括调试指示灯和驱动指示灯。5.所述电源模块包括9伏升12伏模块，8.4伏降5伏模块，5伏降3.3伏模块。参见图15，驱动板的核心控制芯片使用意法半导体公司ARMCortex-M0内核32位微控制器芯片STM32F030F4P6，使用TSSOP-20封装。芯片引脚连接说明：2号PF0引脚、3号PF1引脚为外部时钟振荡器引脚分别连接驱动板外围8MHz晶体NX5032GX振荡电路时钟信号输出引脚OSC_IN和OSC_OUT。①4号NRST引脚为芯片硬件复位信号引脚连接驱动板硬件复位电路下拉复位信号输出引脚。②5号VDDA引脚为芯片模拟电路电源端引脚串联0603封装0Ω扼流磁珠UPZ1608E101-3R0TF同时与0603封装1uF、10nF去耦滤波电容并联后连接至驱动板3.3V供电电源VCC_3.3。③6号PA0引脚为半双工串口通讯总线输入信号线使能信号线USART1_RX_EN引脚连接VSSOP-8封装三态输出双总线缓冲器门芯片半双工串口总线控制器SN74LVC2G126DCU的7号2OE数据使能输入引脚。7号PA1引脚为半双工串口通讯总线输出信号线使能信号线USART1_TX_EN引脚连接VSSOP-8封装三态输出双总线缓冲器门芯片半双工串口总线控制器SN74LVC2G126DCU的1号1OE数据使能输出引脚。④8号PA2引脚为半双工串口通讯总线输出信号线USART1_TX引脚连接VSSOP-8封装三态输出双总线缓冲器门芯片半双工串口总线控制器SN74LVC2G126DCU的2号1A数据输入引脚。9号PA3引脚为半双工串口通讯总线输入信号线USART1_RX引脚连接VSSOP-8封装三态输出双总线缓冲器门芯片半双工串口总线控制器SN74LVC2G126DCU的3号2Y数据输出引脚。⑤12号PA6引脚为通用定时计数器3输出通道2TIM3_CH2引脚连接U2SOIC-8封装高压高速半桥大功率器件驱动芯片IR2104S的2号高低边沿栅极驱动器输出的逻辑输入引脚IN。13号PA7引脚为通用定时计数器3输出通道1TIM3_CH1引脚连接U1SOIC-8封装高压高速半桥大功率器件驱动芯片IR2104S的2号高低边沿栅极驱动器输出的逻辑输入引脚IN.⑥14号PB1引脚为指示灯控制引脚推挽输出连接0603封装绿色LED发光二极管D4阳极。⑦15号VSS引脚为芯片模拟电源公共接地端引脚连接驱动板数字地DGND。⑧16号VDD引脚为芯片电源电压端引脚串联0603封装0Ω扼流磁珠UPZ1608E101-3R0TF同时与0603封装104去耦滤波电容并联后又与0603封装4.7uF去耦滤波电容并联后连接至驱动板3.3V供电电源VCC_3.3。⑨17号PA9引脚为高级定时计数器1输入通道1TIM1_CH1引脚连接XH2.54-4母座编码器连接端口3号引脚ENCODER_P。18号PA10引脚为高级定时计数器1输入通道3TIM1_CH3引脚连接XH2.54-4母座编码器连接端口4号引脚ENCODER_N.⑩19号PA13引脚为JLinkARM下载仿真调试器SWD调试接口SWDIO仿真信号串行双向数据线引脚连接JLink下载仿真调试器2.54mm排插接口3号引脚20号PA14引脚为JLinkARM下载仿真调试器SWD调试接口SWCLK仿真信号串行时钟信号线引脚连接JLink下载仿真调试器2.54mm排插接口2号引脚。参见图16，驱动板的直流无刷电机驱动芯片U1、U2使用英飞凌公司高压高速半桥大功率器件驱动芯片IR2104S，使用SOIC-8封装。芯片引脚连接说明：1号VCC引脚为低边沿固定逻辑供电输入引脚连接驱动板12V供电电源。2号IN引脚为高低边沿栅极驱动器输出的逻辑输入引脚分别连接驱动板控制芯片13号通用定时计数器3输出通道1TIM3_CH1引脚和12号通用定时计数器3输出通道2TIM3_CH2引脚。3号SD引脚为停止逻辑输入引脚串连0603封装10uF极性电容C5后连接驱动板数字地DGND。4号COM引脚为低边沿返回输入引脚连接驱动板数字地DGND。5号LO引脚为低边沿栅极驱动器输出端引脚串联0603封装20Ω电阻后连接TO-252AA封装HEXFETN通道功率MOS驱动管IRLR7843PbF1号栅极引脚。6号VS引脚为高边沿浮动供电回路引脚连接到由2个TO-252AA封装HEXFETN通道功率MOS驱动管IRLR7843PbF1源极与漏极连接组成的驱动电路半桥中点。7号HQ引脚为高边沿栅极驱动器输出端引脚串联0603封装20Ω电阻后连接TO-252AA封装HEXFETN通道功率MOS驱动管IRLR7843PbF1号栅极引脚。8号VB引脚为高边沿浮动供电引脚串联0603封装1uF电容后连接到由2个TO-252AA封装HEXFETN通道功率MOS驱动管IRLR7843PbF1源极与漏极连接组成的驱动电路半桥中点，同时串联DO-214封装肖特基二极管SS14阴极后连接驱动板12V供电电源VCC_12。参见图16，驱动板的升压电路使用芯片为德州仪器公司峰值升压降压逆变开关稳压芯片MC34063，使用SOIC-8封装。芯片引脚连接说明：1号SWC引脚为大电流内部集电极开关输入引脚连接7*7*4贴片封装330uH电感。2号SWE引脚为大电流内部发射极开关输出引脚连接0603封装470pF电容C2。213号TC引脚为时标电容引脚连接0603封装470pF电容C2。224号GND引脚为芯片电源接地端引脚连接驱动板数字地DGND。235号CII引脚为比较器反向输入引脚连接到0603封装1.2KΩ电阻R9和0603封装10KΩ电阻R10中点。246号VCC引脚为芯片电源输入端引脚连接到驱动板9V供电电源VCC_9。257号IPK引脚为限流检测输入引脚连接0603封装0.22Ω电阻R8。268号DRC引脚为达林顿管驱动晶体管集电极输入引脚连接到0603封装180Ω电阻R7。参见图15，驱动板的半双工串口通讯总线控制器使用德州仪器公司三态输出双总线缓冲器门芯片SN74LVC2G126DCU，使用VSSOP-8封装。芯片引脚连接说明：271号1OE引脚为数据使能输入引脚连接驱动板控制芯片6号PA0半双工串口通讯总线输出信号线使能信号线USART1_TX_EN引脚。282号1A引脚为数据输入引脚连接驱动板控制芯片8号PA2半双工串口通讯总线输出信号线USART1_TX引脚。293号2Y引脚为数据输出引脚连接驱动板控制芯片9号PA3半双工串口通讯总线输入信号线USART1_RX引脚。304号GND引脚为芯片电源接地端引脚连接驱动板数字地DGND。315号2A数据输入引脚和6号1Y数据输出引脚连接后连接至驱动板半双工串口通讯总线物理端口5264端口AX1、AX2的3号USART1_DATA数据线引脚。327号2OE引脚为数据使能输出引脚连接驱动板控制芯片7号PA1半双工串口通讯总线输入信号线使能信号线USART1_RX_EN引脚。338号VCC引脚为芯片电源输入端引脚连接驱动板5V供电电源VCC_5。参见图16，驱动板的功率管芯片使用英飞凌公司HEXFETN通道功率MOS驱动管IRLR7843PbF1，使用TO-252AA封装。芯片引脚连接说明：每两个功率管的源极和漏极连接成半桥驱动电路后与电机端口弯针插座H5T08R-2P的一端引脚连接同时与SOIC-8封装高压高速半桥大功率器件驱动芯片IR2104S的6号VS高边沿浮动供电回路引脚连接。两个功率管的栅极都串联0603封装20Ω电阻。其中一个功率管的源极连接驱动板电池供电正XT30卧式端口引脚，另一个功率管的漏极连接驱动板电池供电负XT30卧式端口引脚。参见图16，驱动板的3.3V直流稳压芯片使用低压差直流稳压芯片AMS1117-3.3，使用SOT-223封装。芯片引脚连接说明：341号电源参考地引脚连接驱动板模拟地AGND。352号、4号输出电源引脚同时连接驱动板3.3V供电电源VCC_3.3。363号输入电源引脚连接驱动板5V供电电源VCC_5。参见图16，驱动板的5V直流稳压芯片使用低压差直流稳压芯片AMS1117-5，使用SOT-223封装。芯片引脚连接说明：371号电源参考地引脚连接驱动板模拟地AGND。382号、4号输出电源引脚同时连接驱动板5V供电电源VCC_5。393号输入电源引脚连接驱动板9V供电电源VCC_9至半双工串口通讯总线5264端口2号VCC供电引脚。2参见图20，激光测距传感器控制板简称激光模块：1.激光测距电路：包括控制模块1；通讯模块2，用于接收主控制电路的控制信号，并发送激光距离数据至主控制电路；接口模块3，用于连接SW下载器，电源和其它电路等等；激光测距模块4，用于测量擂台机器人与周围障碍物之间的距离，并将信号发送至控制模块1；指示灯模块5，用于检测激光测距电路是否正常工作；电源模块6，用于将外接电源电压转换成驱动电路所需的各种电压。所述通讯模块2，接口模块3，激光测距模块4，指示灯模块5，电源模块6均与所述控制模块1连接；所述控制模块1，通讯模块2，接口模块3，激光测距模块4，指示灯模块5均与所述电源模块6连接；所述接口模块3与所述通讯模块2连接。2.所述控制模块1为ARMCortex-M3内核32位微控制器芯片STM32F103C8T6。3.所述接口模块3包括SW下载接口，总线接口，电源接口。4.所述指示灯模块5包括调试指示灯和电源指示灯。5.所述电源模块6包括8.4伏降5伏模块，5伏降3.3伏模块。6.所述激光测距模块4为星翼电子科技公司ATK-VL53L0X激光测距模块，具有体积小、测量精度高、多测量工作模式、支持IIC从机地设置和中断、兼容3.3V5V系统、使用方便等特点。参见图18，激光板的核心控制芯片使用意法半导体公司ARMCortex-M3内核32位微控制器芯片STM32F103C8T6，使用LQFP48N封装。芯片引脚连接说明：①5号PD0引脚、6号PD1引脚为外部时钟振荡器引脚分别连接激光板外围8MHz晶体NX5032GX振荡电路时钟信号输出引脚OSC_IN和OSC_OUT。②7号NRST引脚为芯片硬件复位信号引脚连接激光板硬件复位电路下拉复位信号输出引脚。③12号PA2引脚为全双工异步串口2输出信号USART2_TX引脚连接调试专用串口物理端口2.54mm4Pin排插接口2号串口输入信号引脚。13号PA3引脚为全双工异步串口2输入信号USART2_RX引脚连接调试专用串口物理端口2.54mm4Pin排插接口3号串口输出信号引脚。④17号PA7引脚为指示灯控制引脚推挽输出串联0805封装10KΩ电阻R8后连接0603封装绿色LED发光二极管L2阳极。⑤21号PB10引脚为软件模拟IIC通讯总线串行时钟信号线LASER_IIC_SCL引脚连接激光测距模块4号SCLIIC通讯总线串行时钟信号线引脚。22号PB11引脚为软件模拟IIC通讯总线串行数据信号线LASER_IIC_SDA引脚连接激光测距模块3号SDAIIC通讯总线串行数据信号线引脚。27号PB14引脚为模块中断信号输入INT引脚连接激光测距模块2号INT芯片中断输出引脚。28号PB15引脚为模块片选使能XSH引脚连接激光测距模块1号XSH芯片片选使能引脚。⑥34号PA13引脚为JLinkARM下载仿真调试器SWD调试接口SWDIO仿真信号串行双向数据线引脚连接JLink下载仿真调试器2.54mm排插接口3号引脚。37号PA14引脚为JLinkARM下载仿真调试器SWD调试接口SWCLK仿真信号串行时钟信号线引脚连接JLink下载仿真调试器2.54mm排插接口2号引脚。⑦39号PB3引脚为半双工串口通讯总线输入信号线使能信号线USART1_RX_EN引脚连接VSSOP-8封装三态输出双总线缓冲器门芯片半双工串口总线控制器SN74LVC2G126DCU的7号2OE数据使能输入引脚。40号PB4引脚为半双工串口通讯总线输出信号线使能信号线USART1_TX_EN引脚连接VSSOP-8封装三态输出双总线缓冲器门芯片半双工串口总线控制器SN74LVC2G126DCU的1号1OE数据使能输出引脚。⑧42号PB6引脚为半双工串口通讯总线输出信号线USART1_TX引脚连接VSSOP-8封装三态输出双总线缓冲器门芯片半双工串口总线控制器SN74LVC2G126DCU的2号1A数据输入引脚。43号PB7引脚为半双工串口通讯总线输入信号线USART1_RX引脚连接VSSOP-8封装三态输出双总线缓冲器门芯片半双工串口总线控制器SN74LVC2G126DCU的3号2Y数据输出引脚。⑨9号VDDA芯片模拟电路电源端引脚以及24号VDD_1、36号VDD_2、48号VDD_3芯片电源电压端引脚同时串联0805封装0Ω扼流磁珠后连接激光板3.3V供电电源VCC3.3。参见图19，激光板的激光测距模块使用星翼电子科技公司ATK-VL53L0X激光测距模块，使用直插式封装。搭载意法半导体公司2.4*4.4*1封装飞行时间和姿态测量传感器芯片VL53L0X。芯片引脚连接说明：①1号XSH引脚为芯片片选使能引脚连接激光板控制芯片28号PB15模块片选使能XSH引脚。②2号INT引脚为芯片中断输出引脚连接激光板控制芯片27号PB14模块中断信号输入INT引脚。③3号SDA引脚为IIC通讯总线串行数据信号线引脚连接控制芯片22号PB11软件模拟IIC通讯总线串行数据信号线LASER_IIC_SDA引脚。④4号SCL引脚为IIC通讯总线串行时钟信号线引脚连接控制芯片21号PB10IIC通讯总线串行时钟信号线引脚。⑤5号GND引脚为芯片电源接地端引脚连接激光板数字地DGND。⑥6号VCC引脚为芯片电源输入端引脚连接激光板5V供电电源VCC5。参见图19，激光板的半双工串口通讯总线控制器使用德州仪器公司三态输出双总线缓冲器门芯片SN74LVC2G126DCU，使用VSSOP-8封装。芯片引脚连接说明：①1号1OE引脚为数据使能输入引脚连接激光板控制芯片40号PB4半双工串口通讯总线输出信号线使能信号线USART1_TX_EN引脚。②2号1A引脚为数据输入引脚连接激光板控制芯片42号PB6半双工串口通讯总线输出信号线USART1_TX引脚。③3号2Y引脚为数据输出引脚连接激光板控制芯片43号PB7半双工串口通讯总线输入信号线USART1_RX引脚。④4号GND引脚为芯片电源接地端引脚连接激光板数字地DGND。⑤5号2A数据输入引脚和6号1Y数据输出引脚连接后连接至激光板半双工串口通讯总线物理端口5264端口AX1、AX2的3号USART1_DATA数据线引脚。⑥7号2OE引脚为数据使能输出引脚连接激光板控制芯片39号PB3半双工串口通讯总线输入信号线使能信号线USART1_RX_EN引脚。8号VCC引脚为芯片电源输入端引脚连接激光板5V供电电源VCC5。参见图19，激光板的5V直流稳压芯片使用低压差直流稳压芯片AMS1117-5，使用SOT-223封装。芯片引脚连接说明：①1号电源参考地引脚连接激光板数字地DGND。②2号、4号输出电源引脚同时连接激光板5V供电电源VCC5。③3号输入电源引脚连接驱动板8.4V供电电源VCC8.4至半双工串口通讯总线5264端口2号VCC供电引脚。参见图19，激光板的3.3V直流稳压芯片使用低压差直流稳压芯片AMS1117-3.3，使用SOT-223封装。芯片引脚连接说明：①1号电源参考地引脚连接驱动板模拟地AGND。②2号、4号输出电源引脚同时连接驱动板3.3V供电电源VCC3.3。403号输入电源引脚连接驱动板5V供电电源VCC_5。3参见图22，灰度测量传感器控制板灰度模块：1.灰度测量电路：包括控制模块1；通讯模块2，用于接收主控制电路的控制信号，并发送灰度数据至主控制电路；接口模块3，用于连接SW下载器，灰度模块，电源和其它电路等等；灰度模块4，用于检测地面颜色，并将该信号发送至控制模块1；指示灯模块5，用于检测灰度测量电路是否正常工作；电源模块6，用于将外接电源电压转换成灰度测量电路所需的各种电压。所述通讯模块2，接口模块3，灰度模块4，指示灯模块5，电源模块6均与所述控制模块1连接；所述控制模块1，通讯模块2，接口模块3，灰度模块4，指示灯模块5均与所述电源模块6连接；所述接口模块3与所述通讯模块2连接。2.所述控制模块1为ARMCortex-M0内核32位微控制器芯片STM32F070F4P6。3.所述接口模块3包括SW下载接口，灰度模块接口，总线接口，电源接口。4.所述指示灯模块包括调试指示灯和电源指示灯。5.所述电源模块6为5伏降3.3伏模块。6.所述灰度模块4为KXCT雷电科技公司KXCT1LED模拟灰度传感器模块。参见图21，灰度板的核心控制芯片使用意法半导体公司ARMCortex-M0内核32位微控制器芯片STM32F070F4P6，使用TSSOP-20封装。芯片引脚连接说明：①2号PF0引脚、3号PF1引脚为外部时钟振荡器引脚分别连接灰度板外围8MHz晶体NX5032GX振荡电路时钟信号输出引脚OSC_IN和OSC_OUT②4号NRST引脚为芯片硬件复位信号引脚连接灰度板硬件复位电路下拉复位信号输出引脚。③5号VDDA引脚为芯片模拟电路电源端引脚串联0603封装0Ω扼流磁珠UPZ1608E101-3R0TF同时与0603封装106、104去耦滤波电容并联后连接至灰度板3.3V供电电源VCC_3.3。④7号PA1芯片ADC模拟信号输入通道1引脚、8号PA2芯片ADC模拟信号输入通道2引脚、9号PA3芯片ADC模拟信号输入通道3引脚、10号PA4芯片ADC模拟信号输入通道4输入引脚分别连接灰度值测量传感器物理连接端口PH2.0-3母座G1、G2、G3、G4的模拟测量信号输出引脚GRAY1、GRAY2、GRAY3、GRAY4。⑤11号PA5引脚为指示灯控制引脚推挽输出连接0603封装绿色LED发光二极管D2阳极。⑥12号PA6引脚为半双工串口通讯总线输出信号线使能信号线USART1_TX_EN引脚连接SOP-14封装六三态门逻辑芯片半双工串口总线控制器74HC126的1号1OE数据使能输入引脚。13号PA7引脚为半双工串口通讯总线输入信号线使能信号线USART1_RX_EN引脚连接SOP-14封装六三态门逻辑芯片半双工串口总线控制器74HC126的4号2OE数据使能输入引脚。⑦15号VSS引脚为芯片模拟电源公共接地端引脚连接激光板模拟地AGND。⑧16号VDD引脚为芯片电源电压端引脚串联0603封装0Ω扼流磁珠UPZ1608E101-3R0TF同时与0603封装104去耦滤波电容并联后又与0603封装475去耦滤波电容并联后连接至驱动板3.3V供电电源VCC_3.3。⑨17号PA9引脚为半双工串口通讯总线输出信号线USART1_TX引脚连接SOP-14封装六三态门逻辑芯片半双工串口总线控制器74HC126的2号1A数据输入引脚。18号PA10引脚为半双工串口通讯总线输入信号线USART1_RX引脚连接SOP-14封装六三态门逻辑芯片半双工串口总线控制器74HC126的6号2Y数据输入引脚。⑩19号PA13引脚为JLinkARM下载仿真调试器SWD调试接口SWDIO仿真信号串行双向数据线引脚连接JLink下载仿真调试器2.54mm排插接口3号引脚。20号PA14引脚为JLinkARM下载仿真调试器SWD调试接口SWCLK仿真信号串行时钟信号线引脚连接JLink下载仿真调试器2.54mm排插接口2号引脚。参见图21，灰度板的灰度值测量传感器模块使用KXCT雷电科技公司KXCT1LED模拟灰度传感器模块，使用PH2.0-3公座接口。模块引脚连接说明：①1号GND引脚为模块电源接地端引脚连接灰度板模拟地AGND。②2号VCC引脚为模块电源输入端引脚连接灰度板5V供电电源VCC_5。③3号SIG引脚为模块模拟灰度值测量输出引脚分别连接灰度板控制芯片的7号PA1芯片ADC模拟信号输入通道1引脚、8号PA2芯片ADC模拟信号输入通道2引脚、9号PA3芯片ADC模拟信号输入通道3引脚、10号PA4芯片ADC模拟信号输入通道4引脚。参见图21，灰度板的半双工串口通讯总线控制器使用六三态门逻辑芯片74HC126，使用SOP-14封装。芯片引脚连接说明：①1号1OE引脚为数据使能输入引脚连接灰度控制芯片12号PA6半双工串口通讯总线输出信号线使能信号线USART1_TX_EN引脚。②2号1A引脚为数据输入引脚连接灰度控制芯片17号PA9半双工串口通讯总线输出信号线USART1_TX引脚。③4号2OE引脚为数据使能输入引脚连接灰度控制芯片13号PA7半双工串口通讯总线输入信号线使能信号线USART1_RX_EN引脚。④3号1Y数据输出引脚与5号2A数据输入引脚连接后连接至灰度板半双工串口通讯总线物理端口5264端口AX1、AX2的3号数据线引脚。⑤6号2Y引脚为数据输出引脚连接灰度控制芯片18号PA10半双工串口通讯总线输入信号线USART1_RX引脚。⑥7号GND引脚为芯片电源接地端引脚连接灰度板数字地DGND。14号VCC引脚为芯片电源端引脚连接灰度板3.3V供电电源VCC_3.3。参见图21，灰度板的5V直流稳压芯片使用低压差直流稳压芯片AMS1117-5，使用SOT-223封装。芯片引脚连接说明：①1号电源参考地引脚连接灰度板数字地DGND。②2号、4号输出电源引脚同时连接灰度板5V供电电源VCC_5。③3号输入电源引脚连接灰度板9V供电电源VCC_9至半双工串口通讯总线5264端口2号VCC供电引脚参见图21，灰度板的3.3V直流稳压芯片使用低压差直流稳压芯片AMS1117-3.3，使用SOT-223封装。芯片引脚连接说明：①1号电源参考地引脚连接灰度板数字地DGND。②2号、4号输出电源引脚同时连接灰度板3.3V供电电源VCC_3.3。③3号输入电源引脚连接灰度板5V供电电源VCC_55数字舵机控制舵机模块：引脚连接说明：总线式数字舵机使用UPTECHRobotics公司的CDS5516系列数字舵机。数字舵机的两个5264端口通过总线物理三绞线线缆与主控板或其他挂在在半双工串口通讯总线上的电路板上的5264端口连接，使总线式数字舵机在电气上挂载在半双工串口通讯总线上。①信号端口SIG连接半双工串口通讯总线物理端口5264端口数据线引脚。②供电电源端口VCC连接半双工串口通讯总线物理端口5264端口9V供电引脚。③数字地端口GND连接半双工串口通讯总线物理端口5264端口数字地引脚。三、擂台车运动过程起始时擂台车位于台下出发区，铲子在擂台车被放到出发区前认为放在抬起状态，在代码中编写手势启动程序，即预先选择一个激光传感器，用作启动时检测人手对传感器光路的遮挡，该传感器检测到遮挡后，小车自行启动，经运动后尾部朝向擂台，并距离擂台一定距离，然后以合适的速度冲向擂台，利用斜面登台，铲子由于震动自行向前落下，擂台车稳定后利用舵机锁死。在擂台上时，利用灰度传感器判断擂台车的位置，用激光传感器检测对手位置、判断擂台边缘等等。若擂台车掉落台下，则舵机锁死松开，擂台机器人自动重复上台步骤直至顺利登台。边缘检测效果：将对手推下台后，本发明的武术擂台机器人会因检测到边缘而后退，不会随对手一起掉落。位置检测效果：依靠灰度传感器和激光传感器的紧密配合，本发明的武术擂台机器人可以准确判断位置，在边缘能够及时回退，在台下能够快速找到擂台并上台。上台效果：由于本发明重心的合理布局，上台时本发明可依靠自身重量辅助上台，上台过程平稳。

权利要求：1.一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，其特征在于，包括底板2、若干轮子1、上层板5、铲子板16、尾部斜面板30、控制电路、航模电池10、若干激光传感器4、若干电机33、舵机20和若干灰度传感器；底板2和上层板5之间通过电机支架31支撑，轮子1对称位于底板2四角处，并分别通过电机33进行控制运动；尾部斜面板30通过尾部斜面板30与底板连接件32与底板2一侧固连，尾部斜面板30同时通过第一尾部连接件6与两块尾部斜面支撑板7连接，尾部斜面支撑板7通过第二尾部连接件34与电机支架31连接；铲板16的直面板通过第一摇臂25及铲子摇臂支座24与上层板5铰接，并通过舵机20通过中间摇臂19与铲板16中间连接，控制武术擂台机器人在台上时铲子前端着地后的锁死；底板2上分布若干激光传感器4，用于检测擂台边缘、对手位置、武术擂台机器人位置；底板下方分布有若干灰度传感器，用于检测出发区域黄蓝色块、识别擂台及台下的黑白颜色；控制电路主要用尼龙柱固定于底板2中间空白区域。2.如权利要求1所述的一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，其特征在于，所述若干激光传感器4以多种方式分布于武术擂台机器人四周，具体排布描述如下：底盘2前方三个激光传感器4成米字排列，构成135度角，扩大检测范围，用来检测对手，辅助台上台下识别；底盘左右激光传感器4各一个，用来检测左右是否有对手；底盘后方的激光传感器4则安装在尾部斜面板30上，也成米字排布。上层板5上的激光传感器4，在前方左右各一个，通过第三激光传感器支架14使其朝向斜向下，用于当擂台车处在擂台边缘的时候进行边缘检测，防止掉落；在前方有两个安装比较高的激光传感器4正对前方，同于上台时候与场地边缘对齐；后方尾部斜面上有一个激光传感器4，用于擂台车倒退时检测擂台边缘。所有激光传感器4均通过各自相应的激光传感器支架固定。第一激光传感器支架3具有一定仰角，是由于在测试激光传感器4的过程中发现激光带有一定张角，设计仰角以抵消激光本身张角的影响。3.如权利要求1所述的一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，其特征在于，所述铲子板16的直面板通过第一摇臂25及铲子摇臂支座24与上层板5连接，第一摇臂25及铲子摇臂支座24之间通过塞打螺丝进行连接，左右摇臂镜像对称；铲子板16中间并通过中间摇臂19与舵机20相连，当武术擂台机器人位于台上时，舵机20在铲子前端着地后将铲子锁死，使与铲子板16相连的铲子前端尖部17保持贴地状态，防止对手将铲子掀起；当武术擂台机器人位于台下时，舵机20放松，解除锁死，使得上台动作能够进行。4.如权利要求1所述的一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，其特征在于，还包括尾部斜面上层盖板9，通过尾部斜面上层盖板与尾部斜面支撑板连接件29与尾部斜面支撑板7用两根双头螺杆8固定，用作武术擂台机器人尾部上面的封装，并用第一激光传感器支架3来安装权利要求2中所述的激光传感器4。5.如权利要求1所述的一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，其特征在于，所述上层板5通过四个螺丝固定在电机支架31上，使其拆装方便。上层板5中间开口，开口面积稍大于底板2上电路板所占的面积，便于板子的更换、接线以及控制代码的烧录。上层板5前方有四个激光传感器4，两个通过第三激光传感器支架14安装在上层板5两角，向下俯视，用于边缘检测，两个通过第二激光传感器支架13安装在上层板5，正对前方，用于上台时和擂台边缘对齐；同时预留有许多孔位，便于传感器角度调整以及装备其他模块。6.如权利要求1所述的一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，其特征在于，所述若干灰度传感器28在底板2前后左右的中间位置各排布一个，通过灰度传感器支架27与底板2相连，用来识别场地颜色的变化，分辨黑白灰、黄蓝等颜色。7.如权利要求1所述的一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，其特征在于，所述尾部斜面板30与水平面夹角为140度，经实验验证在此值附近均可。此角度由与尾部斜面板30连接的尾部斜面板与底板连接件32进行限制，两块尾部斜面支撑板7进行辅助支撑。8.如权利要求1所述的一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，其特征在于，所述控制电路包括主控制电路，激光测距传感器控制电路、灰度测量传感器控制电路、直流有刷电机驱动控制电路、单总线数字舵机控制电路，各电路均通过半双工串口通讯总线与主控连接。9.如权利要求4所述的一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人，其特征在于，所述模块之间的信号传递如下：所有模块以及主控制板都使用半双工串口通讯总线5264端口接插件及连接线连接在一条总线上，各模块与主控以及各模块之间通过制定的通讯协议来严格执行通讯，主控被设定为最高优先等级控制整个总线的收发通讯。

百度查询： 西北工业大学 一种尾部斜面式登台的武术擂台机器人

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