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[知识] 【王大师出品】格斗机器人入门

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本帖最后由 swanglei 于 2018-5-14 18:15 编辑

      经常有人问:王大师,我想做一台格斗机器人,该用什么电机啊?该用什么电池啊?甚至直接有人问:王大师,你帮我做一台呗!其实问的问题都很简单,这时我就明白,你们真心,缺一篇超级超级入门的格斗机器人入门的文章。
      这篇长文,我会根据格斗机器人的各个模块,来给小白们介绍一下格斗机器人,让大家能够快速上手。最起码,这些很基础的知识,你是能够从这篇文章里学会的。
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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-5-14 18:15:41

本帖最后由 swanglei 于 2018-5-14 17:52 编辑

电池
      那么首先是格斗机器人的电气系统。既然是电气系统,电从何而来,当然是电池!我们知道,电池的种类相当多,但在我们格斗机器人这个圈子里面,能够使用的或者说大家都使用的种类主要就是锂聚合物电池,一种是18650电池或者航模用的高放电的锂聚合物电池。我之前的文章中也讲到,格斗机器人根据重量会分为各种级别,那在低公斤级别常规都是用航模锂聚合物电池,到了60kg、110kg才会有人开始用18650锂聚合物电池,低公斤级别的就全是航模的锂聚合物电池了。在国外,有好多知名的队伍在使用18650电池,比如我的偶像大横转墓碑,国内目前我还从来没见到人用。这两种电池的主要区别是,18650会比较安全,但缺点是比较重,相比航模用的锂聚合物电池目前市面上是所有的电池种类能量密度最高的,质量又轻,但它的缺点就是比较危险,无论是电池的充电放电,都要相当的注意。很多人都亲眼见过锂电池喷火的瞬间,请大家如果使用务必小心,使用专门的平衡充,也注意不要过放,妥善保存。
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      其实大家最常用的就是锂电池不过了,作为入门篇,我觉得小白对于锂电池最需要知道的有两点:电压、容量。那么电池的电压,我刚才讲到使用锂电池千万不要过放和过冲,这两个操作都是很危险的,对电池寿命影响很大。一块锂电池,常常是由好几块单片的锂电芯组成的,内部一般是串联,所以在淘宝上如果你想要买多少多少伏的锂电池,其实一般是不这么说的,都是讲几S,这个S代表Cell,比如说3S,就是三个锂电芯串联,那么它的电压是多少呢?3S的电池就是3*3.7V=11.1V,但是要注意,这个电池充满电可不是11.1V哦!而是3*4.2V=12.6V,没错,也就是说一个单电芯充满电是4.2V,那么这个电池放电,等放到多少V,说法各不一样,可能也跟厂家的原料有关吧,有的2.5V以下就算过放了,有的3V就算过放。但是我个人的习惯是使用到3.4V,就不再用了,拿去充电。
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      另外一个问题就是电池的容量,对于小白,我觉得讲那么多计算公式不如直接告诉他应该使用多大的电池来得痛快,那好我就直接对应不同级别的格斗机器人使用多大的电池好了。常规像我们MechBattle,1.36kg级别的格斗机器人一般使用3S~4S的锂电池,然后容量在850mah~1300mah;13.6kg级别的格斗机器人,就开始有些特殊了,因为武器系统和行驶系统要开始独立供电了,武器系统一般使用6S,2700mah~3500mah,行驶系统一般使用4S~6S,1500mah~2200mah;在今年比较火的110kg级别当中,武器和行驶更要完全独立开的情况下,武器系统一般都是上到12S,容量用到8000mah~12000mah,行驶系统则用到10~12S,容量4000mah~6000mah。这里我想说一下,可能有的人会问怎么给的是一个容量范围?因为我们也知道,格斗机器人会根据他们的武器类型,分为很多种格斗机器人,这里面当属旋转类型武器的格斗机器人是最耗电的,尤其是横转类武器的格斗机器人,超级耗电。那反过来说,弹射或者举升型的机器人,在正常行走的时候武器几乎都不用电的,自然就很省电了!

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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-5-14 18:15:42

本帖最后由 swanglei 于 2018-5-14 17:53 编辑

电线
有了电池,也就有了电,那么有了电,我们就得用电线,连成一条条的通路,让电流流过,那这整个系统才能工作起来,对不?至于电线,看似很简单很简答的一个东西吗,但这里其实专业性也很强的,你一台格斗机器人里面的电线要是选错,也直接决定着你这台格斗机器人的生死。所以接下来,就讲一下电线。
       这里,我只讲电线的两个点,第一个是粗细,第二个就是材料(绝缘皮)。讲到格斗机器人的电线的粗细啊,其实我觉得只要记住一个道理,就是电流越大的地方,线越要粗,如果电流不大,仅是信号,你用那么粗的线也没人拦着你。那对于整个电气系统当中呢,需要注意的是,越接近电池端,电线越要粗;武器电气系统的整条线路,线也要粗;我们为什么要用粗的电线,是因为电线也是有电阻的,每一条粗细的电线都是有它固有的承载能力的,当一条很细的电线却被走了很大的电流,那这些电流就会以发热的形式,让你知道知道这条线你选错了!那如果要推荐不同粗细的电线,对于我们MechBattle的1.36kg级别的机器人,14~20AWG;13.6kg级别的机器人,推荐使用12~16AWG;60kg和110KG的机器人推荐6~12AWG。
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      那么电线的绝缘层的材料问题,可能换做其他应用场合,对于绝缘层的要求会小很多很多,但在我们格斗机器人这个圈子,几乎能选的就那么几种。经常逛电子市场的小伙伴知道,电线的绝缘层种类繁多,有便宜的有贵的,有薄的有厚的,有一层的有两层的甚至还有三层的,就是你真想搞懂可以去跟店老板套套近乎。圈内的人都知道,格斗机器人这个极端的使用场景,对于电气系统的可靠性要求极高,抗震性、耐温性、抗拉强度等等,都非常的极端。格斗机器人这个领域里面,首推航模专用的硅胶线,还不是常规的硅胶线。航模专用的硅胶线相较一般的硅胶线,它的纤芯单根会更细,这样的好处就是整根电线会极其柔软,电线不至于扭着扭着断掉。而且航模专用硅胶线的绝缘层会更厚一些,可靠性更高,因为硅胶本身是一种很软的材料,很轻松就使这个表皮造成破损。而且,大公斤级别的格斗机器人当中,更要小心使用电线,因为在大公斤级别的格斗机器人比赛当中,经常会有喷火类型的格斗机器人或者场地机关是带喷火的,那要是喷到内部,用了不耐高温的材料,又不阻燃的材料,线直接就烧了。所以,我还推荐另外一种电线,大家也是可以尝试使用的,就是铁氟龙绝缘层的电线,目前不被应用于航模圈,所以自然玩格斗机器人的也很少人用。铁氟龙这种材料本身耐温是比硅胶还要高的,而且相较硅胶绝缘层,它更不容易被划坏,我个人觉得放在格斗机器人当中其实也是比较合适的。另外,铁氟龙电线,在常规的电线当中是最贵的,我觉得这就说明了些问题。

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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-5-14 18:15:43

本帖最后由 swanglei 于 2018-5-14 17:57 编辑

开关
       在格斗机器人里面,严格来说其实得有两个开关,这一般是比赛严格要求的,尤其是110kg级别。一个开关是行驶开关,另外一个是武器开关,这样做的目的主要就是安全性问题。在实际比赛当中,裁判会要求你先打开行驶开关,然后机器人走一走,确保行走是正常的。然后紧接着会让你打开武器开关,最后再拔出Locking Bar,这时你可以稍微测试一下武器的正常工作,剩下就等着比赛开始了。那么这篇文章,主要还是轻量级的格斗机器人的制作,机器人里面使用的开关其实相对来说简单很多,要求也低了一些,甚至直接取消了武器开关,但是对于国外的参赛选手尤其是专业玩家,仍然保留两个开关。无论是对于机器人的安全性还是方便调试,的确不得不说会有很多好处。在我们这种1.36kg级别的格斗机器人,几乎都直接取消了武器开关,这主要是因为内部空间太小造成的,其实一个电池插头对于内部空间来说都是比较浪费空间的。所以一般情况下,绝大部分的玩家都是直接把电池插头插在机器人电路端的插座上。
       在1.36kg和13.6kg级别当中,使用最多的一共有三种开关,分别是自制螺丝开关、银触点接触开关和简易航模插头。第一种螺丝开关其实原理特别简单,就是用一个绝缘体固定住两个导电的螺母(需要在螺母上面焊电线),然后螺母同心位置穿过一颗螺丝,当螺丝穿过两个螺母的时候,两个螺母被短路,形成回路。这种开关方式的好处是,帅,没错,在开场的时候用一个螺丝刀尤其是电动螺丝刀一拧,然后拽头就走,很帅有没有!开玩笑啦,这样的好处主要是节省准备时间。有人可能觉得这个时间不必省,反正让大家等着我拧螺丝时间呗!其实实际比赛的时候,你会很紧张,甚至被催场,这会直接影响到你的比赛状态,这是一件很严重的事。相比起来,它的坏处可能就比较明显,首先,因为螺丝的材料问题,多次使用,表面因为没有被特殊处理,会被氧化,产生接触电阻,而且通电的瞬间,会产生火花,严重降低螺丝螺母的使用寿命。另外还有个缺点就是尺寸比较大,比较占空间。
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       第二种是银触点接触式开关,这种开关目前生产的厂家只有几家,国内比赛通常都得进口,而且价格也比较贵。这种开关使用寿命会长很多,而且可以降低打火的影响。这个开关的最核心部分就是这个触点,这个触点是一种叫做银氧化隔的材料,根据银的含量,55%和85%,分为不同级别的产品,自然而然就贵了。这种开关的工作原理其实也比较简单,也是通过拧螺丝,使得上下触点靠近并接触来导电,同时也得有一个绝缘体外壳来保护。
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       第三种简易航模插头是最平民的一种做法了,制作也超级简单,就是在靠近电池端的供电处,将电线剪断,然后焊在航模插头上。然后再把航模插头的另外一端,用一根粗电线把两个香蕉头短路,开机的时候插上这个Link插头就好了,很方便。而且一般XT90系列插头是有防打火的版本,使用这种插头的时候,直接能避免打火的影响,增加开关的使用寿命。目前据我所知,这种开关方式是目前最便宜,用得最多的解决方案,被广大爱好者所喜爱。
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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-5-14 18:15:44

本帖最后由 swanglei 于 2018-5-14 18:03 编辑

接头
       前面我们刚讲完格斗机器人的开关,现在来讲一下接头。有些机器人除了电源接头之外,甚至不放任何一个接头,我其实也不太喜欢接头,因为对我来说,接头的存在就等于有潜在的危险。虽然接头的公母头之间是有很大的摩擦力,但仍然会因为震动或者外力被扯开。但不管怎样,各式各样的接头在格斗机器人内部仍然被广泛应用,主要还是因为维修安装的便利,那么我就来简单说一下接头的用处。
       首先说一下专业的选手通常会把接头放在那里,如果从电气的角度,通常会放在驱动到电机之间,驱动到电源总线,还有最重要的电池接头。驱动到电机之间的这个接头作用主要是方便维修,其实就相当于打一场比赛,电机损坏或者驱动损坏直接换一个新的模块,然后就不用重新焊线了,只要插上接头就可以。但是我个人并不是很建议这里放一个接头,因为在格斗机器人比赛当中,剧烈的震动是避免不了的,那这个接头如果选的不带锁的,或者没有做额外的保护措施,比赛的时候自己震下来怎么办?我在参加比赛的时候,就从国外选手学到,无论是哪个接头,插上之后,都要用绝缘胶带额外再缠几圈,保证公母头完全不会脱离。即使在我们1.36kg级别的比赛,我也见过专业选手,自己的机器人被拆了,电调电机都跟机器人主体分开了,但还是在工作,就是因为接头用扎带绑着!这就是专业的体现,细节的体现!
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       驱动到电源总线使用接头相对来说多一些,尤其是在大公斤级别的机器人中用的较多。如果说你做过机器人你会知道,给机器人布线是一件很头疼的事,因为内部空间实在是太有限了,一个优秀的布线同样会增强机器人的可靠性,同时也会大大缩减维修时间,这其实也是所有机器人爱好者的追求。到电源总线端的接头插座其实最重要的作用就是帮助你理清线路,内部的电气模块损坏,更换比较容易,节省时间。
       相比,其实我个人还真的是很推荐直接焊接,因为我真的是始终不相信任何接头的可靠性,虽然现在的高端接头几乎全是镀金的,防氧化性能好很多,可我就是只相信焊接,因为焊接即使是表面氧化,但焊锡内部和电线是永远保持可靠的连通的,而且抗拉扯的能力也是最优的。
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       至于常用的接头,其实无非也就那么几种,前面一直在说的航模接头,比如XT30、XT60、XT90系列,如果是大公斤级别的机器人,也可以考虑用冷压接头,但需要注意的是,冷压接头一般是配接线座一起使用的,并不是线对线的连接。另外,自从XT60接头被广泛应用,衍生出了一系列的固定方式的接头,爱好者也可以根据自己的固定需求来选择不同接头,比如说可以固定在螺丝孔上的,最经典的接线的,还有焊在电路板上的。之前,我还特意做了一个焊接XT60接头的视频教程,如果还不会焊接的小伙伴可以看一下。

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yybing110  见习技师

发表于 2018-5-15 12:38:43

好多细节 不知道就是不知道啊,自己做的时候根本想不到,要的就是这样的文章,坐等精彩继续
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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-5-15 14:28:29

yybing110 发表于 2018-5-15 12:38
好多细节 不知道就是不知道啊,自己做的时候根本想不到,要的就是这样的文章,坐等精彩继续 ...


嗯嗯,好,有时间会继续写下篇的~持续关注~
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不倦奇鸟  学徒

发表于 2018-5-17 07:18:58

很好的文章!期待后续!
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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-5-17 10:43:01

不倦奇鸟 发表于 2018-5-17 07:18
很好的文章!期待后续!

谢谢支持
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于曦盛  学徒

发表于 2018-5-20 07:36:02

持续关注,下篇啥时写?
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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-5-21 21:05:29

于曦盛 发表于 2018-5-20 07:36
持续关注,下篇啥时写?

啊哈哈   我看看下周发吧~
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DFByjiG0V1Q  学徒

发表于 2018-5-28 12:32:07

swanglei 发表于 2018-5-21 21:05
啊哈哈   我看看下周发吧~

来吧来吧,已经“下周”了,哈哈哈!迫不及待了!!~
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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-5-28 13:48:16

DFByjiG0V1Q 发表于 2018-5-28 12:32
来吧来吧,已经“下周”了,哈哈哈!迫不及待了!!~

厉害了!
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草队长  学徒

发表于 2018-7-3 23:03:52

你好王大师,我是一个格斗机器人爱好者,看过您在铁甲雄心的比赛也看过论坛里您写的众多技术贴。我也想加入这个行列为国内格斗机器人事业增加一份力量,我一直想设计一台110公斤级别的举升型机器,请问有相关的设计资料或者注意事项介绍帖吗?
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情殇贼笨  学徒

发表于 2018-7-8 02:03:09

草队长 发表于 2018-7-3 23:03
你好王大师,我是一个格斗机器人爱好者,看过您在铁甲雄心的比赛也看过论坛里您写的众多技术贴。我也想加入 ...

最好先从小型的羽级的开始 马上就大机子  再有钱 也不容易 搞
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swanglei  超级版主
 楼主|

发表于 2018-7-12 15:33:13

草队长 发表于 2018-7-3 23:03
你好王大师,我是一个格斗机器人爱好者,看过您在铁甲雄心的比赛也看过论坛里您写的众多技术贴。我也想加入 ...

对,我也完全同意楼下的说法,各方面其实都要求无法一下子就玩110kg,还是从小级别入手,资料倒不多,可以看一下riobotz的那本小黄书~
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