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[知识] 【王大师出品】一台完美的格斗机器人

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本帖最后由 swanglei 于 2018-2-21 22:23 编辑

整机:一台完美的格斗机器人

      我发现,我已经爱上这台机器人了!


      这次去海南参加极战全明星总决赛,其中有一台机器人特别的引人注目,说实话刚开始我还并没有注意到它,但是知道朋友推荐这个队伍的官方Facebook,我点进去看了一下,才发现这台机器人,What the fuck!!!这么完美!!!没错,这支队伍是来自荷兰的 Team Metal Skull Robotics 。

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      从外观,看这台这么不起眼的机器人,以正常人的眼光来看,首先是滚筒类型,四个轮子,而且前后轮距较大,说明行驶较稳定,再者就是这个尖尖的小屁股!


      但是,你再仔细看看,这个滚筒并不常规,滚筒居然没有皮带传动?神马?那电机在滚筒内部?What the fuck???没错,这是所有人开始关注这台机器人的源头!
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     我们再来从外观看看,机器人侧边有护甲保护住两侧的轮子,弥补了轮子的安全性。
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      从内部结构来看,机器人的主结构分配的其实特别得合理,内部也就是轮毂的固定是有两块很厚的镂空铝合金板构成,这块两铝合金大樑要承担的工作有很多。要固定武器转鼓,要固定轮轴,要固定行驶电机,还要两块之间相连固定!所以这个零件的加工定位精度至关重要!

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      还有一台羽量级的mini格斗机器人,真的超爱的!!!后面我在楼下也发一些这个小机器人的图片吧~
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      这张图,不是可不是让大家按照这个零件一个一个买回来啊!是让大家学习一下,人家做设计得有多科学,像做产品一样,还有每个零件重量和材料说明。我们国内的选手真的应该好好学习下人家的精神,有的时候学习人家的结构和设计,你为什么还是跟人家差那么多呢?有时候真的就是细节!细节决定成败~我深有体会!!!

      另外,我还想最后再说一句,很多人认为,玩格斗机器人的都是人民币玩家,我真不这么看,有些零件的确是很贵或者买贵的零件稳定性好很多,这是没错的!但是我也的确体会到,一台机器人的好坏,最重要还是结构设计!就拿这台机器人来说吧,其实没有什么特别贵的零件,零件加工也真的不贵,少去几顿餐厅一台车的CNC钱就出来了!大家以后还是好好想想,我们跟国外队伍的差距到底是在哪!跟强队的差距到底是在哪!别一味地追求贵!多放些心思在机器人的结构设计上才是最应该的!
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(以上所有图片来自于他们队伍的Facebook
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swanglei  超级版主
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发表于 2018-2-11 02:01:27

本帖最后由 swanglei 于 2018-2-11 01:59 编辑

武器:无刷内置转鼓            

      接下来我们说说它的武器,之前我在文章当中说过,武器和电机不能直连的,为什么?因为在武器撞击的时候产生的震动可能直接导致电机堵转或者轴变形等严重问题。但是他们的武器转鼓,通过结构设计弥补了常规无刷电机主轴无法承受撞击的问题。
      他的设计是怎样的呢?首先,将无刷电机的定子上的两颗高速轴承拆了,也就是只留缠绕线圈的硅钢片定子,然后这样就可以穿一根很粗并且刚性很好的定轴。其次,转鼓两侧,分别固定两个滚柱锥形轴承,其中轴承内圈定位在转鼓主轴,轴承外圈则固定在转鼓两个端面。最后只要将均匀布满磁钢的外转子加工一下,并且与转鼓的内壁进行可靠连接。
      这样,就可以成了线圈定子在内部固定不动,然后武器转鼓在外圈独立旋转。另外还有个小问题,就是之前讲过,在武器的轴承选择上,尽量不要使用滚珠轴承,因为里面的滚珠接触是点接触,承受不了多大的力!所以他这里都是用的两个滚柱锥形轴承,才能够有效地保证工作的可靠性。
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      这个图很多小伙伴都看过,其实是一个可能他们后面准备研发的方向的说明图,主要就是将主轴换掉,同时集成了无刷电调进去。真的不得不说,他们的设计真的好极端!!!

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      我们再来看下转鼓两端的单牙武器,这两端的单牙结构材料据说是只有欧洲那边才能买到的瑞士的Hardox Steel,厚度我估计可能是20或者25mm吧~从图中坯料部分和武器边缘加工痕迹可以看出,这个单牙刀是水切割生产的。最后内部均匀排布的孔很奇怪,怎么跟内圆外切呢?这不是破坏了单牙刀的一体性么?再仔细看一下其实就明白了,插进这些孔的半牙螺丝除了要将这个单牙刀固定在铝合金的转鼓两端,螺丝头还要锁住夹住锥形轴承的外沿!

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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-2-11 02:01:28

本帖最后由 swanglei 于 2018-2-11 00:32 编辑

行驶结构      
      我真的不得不说,他的设计真的是将机器人的每一寸空间都用到淋漓尽致。我们常规的机器人,行驶电机的固定都是在机器人内部,或者说是两侧轮子内部,这样的设计是很常规的,最容易想到。但是这种设计呢,有个坏处,就是占用了机器人的内部空间,其他零件摆放的空间就会小很多。但是我们来看看他这台机器人,两个行驶电机是放在前后轮之间的,也就是从内部移到外面去了。之前我讲过,一台格斗机器人机器人的灵活性和行驶的稳定性很重要,如果四个轮子的格斗机器人要是想兼具灵活性的话,前后轮距必须不能太远。但他这台机器人又是一个很奇葩的方法急转弯,之前的海南极战比赛视频不知道有没有看过,他利用武器高速旋转产生的陀螺效应,可以让机器人侧倾,快速转向,通过这样的方式实现急转弯,来弥补四个轮子的不灵活。PS:这操作得练到什么地步啊!!!同样因为这台机器人前后轮距的增大,才可以将行驶电机以及减速传动机构放在前后轮之间,才可以节省内部空间。
      我们看一下它的整个行驶系统的传动方式,首先行驶系统前后轮是用聚氨酯同步带传动的,然后后轮的内侧还有一个大同步轮,与电机减速箱的输出同步带形成了一级减速。
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      那么电机减速箱端,是刚才的小径同步轮,同步轮与里面的大伞齿同轴,然后伞齿再与电机输出轴上的小伞齿形成一级减速。最后,这个电机居然还是500KV的外转子无感无刷电机,其实从此可以根据他使用的电池计算出电机输出转速,计算出两级减速比。这个减速箱还充当机器人侧边装甲的支撑作用,我们看到这个减速箱两侧都装的是缓冲橡胶,也就是电机和机器人框架固定不是硬连接的,是有缓冲的。其次减速箱和装甲又是有缓冲的,可以有效抵御冲击。我之前提到过很多次的缓冲护甲了,老外他们真的很喜欢缓冲结构,说实话我自己也开始重视起来了!
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swanglei  超级版主
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发表于 2018-2-11 02:01:29

本帖最后由 swanglei 于 2018-2-11 01:21 编辑

轮子:看似简单,但这真的是我见过最好的轮子

      之前我也写过一篇文章《格斗机器人的两大核心 行驶|武器》,特别说了一下一个机器人的行驶是有多重要,我的那台机器人就因为轮子的摩擦问题吃了很大一个亏,我至今难忘!从此我发誓再也不会在同一个问题上吃亏!!!
      不知道大家有没有注意我的标题,看似简单,但这真是我见过最好的轮子!真的不夸张,其实这台机器人我最喜欢是它的轮子,为什么这么说呢?让我给你们讲一下。首先我们看这个轮毂,我自己刚看到这个轮毂的时候还在奇怪,这上下轮毂防打滑结构为什么不做成直接贯穿的结构呢?一般比较好的轮子呢,尤其是较软的硅胶轮,轮毂和轮胎之间都是有防打滑的结构,也就是类似轮毂上一个个的T型结构。我们知道格斗机器人轮子的摩擦通常都很大,如果要是软轮胎直接与圆形表面的轮毂直接连接,是可能轮胎和轮毂自己就打滑了。所以我说比较好的软硅胶轮肯定是有防打滑结构的。但你仔细看看我刚才说这个轮毂防打滑结构居然还不是上下贯穿的,如果要是上下贯穿的结构,这肯定是比较容易加工的吗,CNC铣刀几下子就铣完了,但是现在的结构,需要将工件翻转过来然后再重新对刀,再铣一次,才能加工出图片轮毂这种结构。紧接着有趣的事情来了,为什么他这么折腾呢?因为啊,如果简简单单这个轮毂要是我说的上下贯通的结构,这个轮胎你可以想一下它的结构,轮胎内圈部分整个结构完整性都被打散了,即使轮胎的两个端面是连在一起的!但是,但是,但是,我们再来看一下他这种很折腾的结构,这个非贯穿两端的防打滑结构之间是有一个很大的缝隙的,那如果在这个轮毂周围灌胶的话,防打滑结构之间也同样有轮胎材料相连,大大得增强了轮胎的一体性,增强了轮胎和轮毂之间承受摩擦力的能力。

      其次,我们再来看这个轮毂内部,虽然没看到轴承,但是我也可以告诉你的确就是没有轴承的!这个轮毂我没猜错的话应该是POM或者某种工程塑料,一般呢,工程塑料都具有一定的自润滑作用和耐磨的作用。所以大家可以注意下面这张图,轮毂和主框架伸出的轮轴之间是没有轴承或者滑套的,也就是直接利用了轮毂的自润滑和耐磨属性。同时,这还有个好处,我又要说了,没有轴承是一件好事,轮毂与轮轴的连接接触面是最大的,承受的力也是最大的!

      以上,就是我为什么特别喜欢它的轮子的原因了!他真的将结构设计设计得很极端很完美!
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      最后,来看一下轮子上的同步轮,全是自己加工的,超屌!而且每个同步轮还做了镂空设计,很帅有木有!~~~
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swanglei  超级版主
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发表于 2018-2-11 02:01:30

本帖最后由 swanglei 于 2018-2-11 01:21 编辑

电路:整齐

      大家看了这张图第一感觉是什么?我反正第一眼看上去,真TMD整齐,真的是我见过最整齐的格斗机器人内部电路排布了!不过这也得归功于他将武器电机做到转鼓内部,行驶电机装在前后轮内侧,才使得内部空间如此富裕。从这个图,白色的应该是一个充当分电板功能的总电和总地,VCC和GND分别位于两侧,内部应该是厚铜片做导电,白色绝缘体将两端隔开。武器电调和两个行驶电调三条VCC红线接在总电输出上,三个GND也接在总地上。他这样设计有一个很重要的好处,就是在机器人维修的时候,会特别的快,所有的电气模块都是完全独立的。另外下面一张图片,上面有个黑色的模块,上面写着200,这个应该是熔断丝,用来保护电池。

      此外,所有的接头全部用热缩管所包裹,会产生晃动的接头和电线也都用尼龙扎带扎住了。可想而知电路的防震能力得有多强。再来看看分电板右侧的模块,应该是一个独立供电电源模块,用来给接收机和电调的系统供电,再前面,贴着遥控器的接收器,所有线都用扎带绑着,接收器的线也就被保护住了!
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      最后这张图,分电板的底座还用碳纤维板固定,而且侧边还有缓冲垫,真的是醉了,这缓冲得有多好啊!电源总开关是一个接头,而且这个接头还特别用一个CNC的铝合金门型零件固定,再一次体现了他对机器人的每个零件固定的考虑。
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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-2-11 02:04:37

      再给大家分享一下那台小机器人,我就只放一些照片了~跟13.6kg级别这台是一样几乎。
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svw  初级技匠

发表于 2018-2-11 12:07:05

的确很欧式,做工精细,布线整齐,细节考虑周到!
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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-2-11 14:31:04

svw 发表于 2018-2-11 12:07
的确很欧式,做工精细,布线整齐,细节考虑周到!

是,大家以后也好好学习下~慢慢赶超~
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1973742214  高级技师

发表于 2018-2-12 17:15:25

问个问题,在操作相同的情况下,哪一种武器比较厉害,旋转型还是抬举型还是........

点评

肯定旋转类型的吧~ 电视节目,其实都是到的,类型之间是有个相互克制的关系的~~~泰剧类的肯定都比较弱~一般会安排比较弱的对手~~~~~  发表于 2018-2-12 19:40
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lkl0305  中级技师

发表于 2018-3-16 10:13:57

好详细,信息量超满
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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-4-3 16:23:21

lkl0305 发表于 2018-3-16 10:13
好详细,信息量超满

呵呵,谢谢,可以继续关注板块内的教程~文章~
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巨蟹座  学徒 来自手机

发表于 2018-4-8 19:28:11

swanglei 发表于 2018-2-11 02:01
整机:一台完美的格斗机器人

      我发现,我已经爱上这台机器人了!

做工完美超工业水平,冒昧问一下这个是多少公斤级的
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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-4-9 09:41:47

巨蟹座 发表于 2018-4-8 19:28
做工完美超工业水平,冒昧问一下这个是多少公斤级的

他的这台机器人是13.6kg级别的,来国内参赛改成了15kg应该。
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hami  学徒

发表于 7 天前

这做工没的说,精品
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