格斗机器人的模块化设计
《铁甲雄心》已经播出三期，网络上也出现了五花八门的评论，其中有一个出现较多的形容就是“没有算法、传感器，就是遥控车对撞”。算法和传感器确实在很多机器人中扮演了重要角色，但在格斗机器人的赛场上还没有成为重点。我认为目前格斗机器人的精髓在于各式各样的设计，每一台机器都融入了设计者的智慧和情感，都是独一无二的。如果参赛的机器人都一模一样，那就没意思了。格斗机器人的设计，除了各种武器类型和一般的机械结构、电子控制之外，也有一些通用的设计形式，比如，贴地设计。目前很多比赛都成了贴地性的较量，谁能伸到对手底盘下面，谁就有更大的几率获胜。但是，由于大量的机器人都追求贴地性，很多时候比赛就成了“推车大战”，使比赛观赏性严重下降，新赛季的Battlebots还因此修改了规则，规定用铲车进攻要扣分，之后也产生了一些有争议的判决。而本文讲的是另一种被大量使用的设计形式，即模块化设计。一、什么是模块化设计 模块化设计，是指将设计对象划分为一系列功能模块，通过模块的相互组合构成多种不同功能的系统，以满足不同的需求。通俗的讲，就是类似于搭LEGO积木，一套积木的说明书常常提供2-3种不同的玩法。20年前的机器人大擂台，大部分机器人都是手工画图和焊接打造，但随着CAD/CAM成为格斗机器人设计制造的主要手段，模块化设计也在机器中得到不同程度的应用。格斗机器人使用模块化设计，一般出于以下两点考虑： 1. 提供多种战术。目前格斗机器人的种类五花八门，但没有一种类型的机器是没有弱点的、战无不胜的。通过模块化的机器和部件设计，在面对不同对手时就可以做出针对性的改变。比如，现在一般用巨大的楔形铲应对横转机器人、用Lexan的护板防御锤击武器的攻击等等。龙卷风（Tornado）是早期机器人大擂台中最成功的模块化机器人，通过转鼓和楔形铲的替换使用，配合风骚的操作，战胜过同时期大擂台的绝大部分顶尖高手。 2. 便于更换维修。在格斗机器人比赛中，损伤是不可避免的。在比赛中，机器遭受重创后仍然获胜的例子相当多，有时即使战败了，也可以通过复活赛或者外卡来得到重新上场的机会。这种情况下，模块化设计的优势便体现出来：在实际比赛中，不会每次都有足够的时间让各个队伍都把机器完全修好，无法及时修复的机器只能带伤上阵，严重的则直接退赛；而模块化设计的机器由一个个相互独立的模块组成，在维修机器时只需要将受损的模块用相应的备用部件更换就可以了，这样做可以大大节省维修机器耗费的时间精力，保证机器的连续作战能力。比如Battlebots最新赛季的Bombshell，这台机器在几场比赛中都遭受严重的损坏，但在下一场比赛中登场时却又像新的一样，这就是模块化设计的魔力。二、格斗机器人模块化设计的常见类型 1. 武器模块化 1.1 Tombstone 王大师之前的帖子里对Tombstone的介绍已经非常详尽了，这家伙一共有三把大刀，基本上可以应对各种类型的对手，连表演效果都考虑了，真的佩服国外老牌战队的想法和能力。新赛季中，三把转刀被喷涂了不同的颜色加以区分，每一把转起来都很漂亮。 1.2 Stinger the Killer Bee 作为Tombstone的老对头，TPC战队的Stinger（前身是Sewer Snake）也采用模块化的武器。图中那只巨大的钢铲就是专门用来对付Tombstone这类的横转型机器人。在Battlebots重启的第一季，Stinger换上铲子迎战Captain和Warhead，两场比赛都以压倒性的优势获胜。Stinger还有另外两组举升套件，可惜用举升套件参加的两场正赛（对阵Bronco和Megatento）全都输了。目前的格斗机器人比赛特点是高强度、快节奏，机器人大多具有复位装置或双面行驶能力，因此举升套件的威力大幅下降，在比赛中容易吃亏。 在新Battlebots的第二赛季中，Matt将Stinger的武器套件都统一集成在顶部盖板上，这样，每次更换武器套件就只需要更换顶板就可以了，非常方便。 1.3 Behemoth 机器人大擂台的老牌劲旅火车头（Behemoth）在新大擂台的第二赛季也采用了模块化的武器设计。除了保留经典的弧面铲之外，Behemoth战队还准备了一个更大并且带有侧面防护的铲子，用于防御水平旋转型武器的攻击，在对阵PP3D的比赛中，火车头使用了这套铲子，并且获得了不错的效果。另外，火车头还有一组咬合套件，目的是抓住对手并送到机关陷阱。在小组循环赛最后一轮，因为对手看上去很弱，战队就想试一试咬合套件，结果在比赛中因为前铲不够贴地，几乎没有造成有效的攻击，最后裁判判对手获胜，火车头因此无缘小组决赛。 所以，选择合适的模块套件进行比赛非常重要，选对了套件就可以更轻松地获胜，而选错套件则可能给对手创造胜利机会。 2. 装甲模块化 2.1 Witch Doctor Witch Doctor的装甲模块化做的非常不错。在应对破坏力不强的对手时，Witch Doctor在前部安装两个活动的小楔子，增加贴地性和武器攻击面，同时也为迷你机器人Shaman留出重量空间；而面对破坏力强的对手（尤其是横转武器），Witch Doctor则换上用减震器连接的钢铲。在新Battlebots第一赛季的8强赛中，Witch Doctor的钢铲抗住了Tombstone的多次攻击，并且导致Tombstone的转刀崩断，可惜Witch Doctor在最后一击中受到冲击不慎翻倒，又由于武器失效无法复位，使Tombstone得以险胜过关。 鉴于比赛中展示出的优良效果，Witch Doctor的前部装甲设计模式也被好多国内外机器人模仿借鉴，包括第二赛季的前冠军Biteforce。 2.2 Biteforce 新Battlebots首个赛季的冠军Biteforce的护甲部分也采用模块化设计。在攻击形态下，Biteforce会在履带前方安装活动的楔子，这个感觉装饰的成分更多一些；而防御形态的Biteforce则卸下楔子和抓举的头部，只剩下面两支举升杆，同时在原来的尾部加装一个非常坚固的钢铲。此外，Biteforce的侧边外层镂空护甲是通过螺丝连接，这个结构也可以有效抵御一些旋转武器的攻击。在总决赛中，Biteforce的钢铲和护甲被Tombstone多次命中，但没有出现大的损坏，反而是Tombstone电池过载而不得不停转。最后，Biteforce凭借出色的防守获胜，成为第一季冠军。 在第二季中，Biteforce采用了竖直转刀形态，前部仿照Witch Doctor的设计结构，侧面护甲则保留了原来的设计语言。 3. 整体模块化 3.1 Bombshell Bombshell可以说是目前最模块化的模块化机器人了。Bombshell的机体可以分成武器模块和运动模块两个部分，在武器模块两侧各安装一个运动模块，就组成了一个完整的机器人。Bombshell共有4组武器套件，分别是锤子、水平转刀、竖直转盘和举升叉，也就是说，这台机器人可以以4种不同的形态应战。Bombshell的水平转刀和竖直转刀在比赛中都有惊艳表现，水平转刀通过调节高度成功削掉英国冠军Cobalt的轮胎，而竖直转刀更是接连干掉两台强大的滚筒机器人Poison Arrow、Minotaur。最后获得亚军，实至名归。 Bombshell不仅仅是武器模块化，其模块内部也采用了模块化设计。所有的部件中，极少采用焊接的方式，大部分都使用榫卯加螺纹连接，整台机器几乎可以被拆解还原成一个个原始部件。这种设计方式极大地促进了材料的重复利用，也使机器人的修复变得更加方便。 但是，像Bombshell这样的高度模块化设计也有缺点，即用于连接的部件占用了太多空间和重量，导致护甲部分稍弱，在比赛中被攻击到就很容易受伤。而且，斧头和举升在实战中威力有限，基本只是个形式，主要攻击输出还是依靠竖直转盘，在面对特殊类型的机器人时则用水平旋转加以克制。 3.2 Razorback Razorback是我最喜欢的一台机器。这台机器也是武器模块加运动模块的形式，而且使用咬合武器时，整个咬合机构可以绕着机身中间的轴进行360°旋转，表演起来非常炫酷。Razorback的机体也是大部分采用铝合金加螺栓连接固定，而且轮轴采用了很粗的空心铝管，在做轴的同时还是重要的连接结构件，也是一个极具创新的设计。 4. 魔改 “魔改”指的是在比赛过程中针对某一个对手临时做出的改装。鉴于其和模块化设计有相似之处，所以在这里放到一起进行讨论。“魔改”套件常常给观众带来意外惊喜，也是设计者聪明才智的绝佳体现。 4.1 Tornado 在老机器人大擂台时代，龙卷风曾经凭借滚筒和斜面铲的替换组合打遍天下无敌手，但是在对战利剑（Razer）的比赛中，无论用滚筒还是铲子，结局都是以惨败收场。于是乎，在机器人大擂台的第六赛季，龙卷风针对利剑专门设计了一组套件，是一个钢结构的框架，前部加一个旋转武器。这个架子不仅让利剑的武器无法扎到机体，还能防止自己掉进坑里。之后龙卷风用上这个架子对战利剑，结果两次比赛都赢了（分别是第六届总决赛和欧冠（European Championship）半决赛），这两个比赛中龙卷风也都得到了最后的冠军头衔。虽然框架设计到目前为止仍然存在比较大的争议，我第一次看到时，也不喜欢，但现在觉得这确实是一个智慧的设计。 4.2 Ghost Raptor 在Battlebots新赛季的第一场比赛，Ghost Raptor自废武器，在接下来的比赛中不得不改成铲车作战。第三轮比赛Ghost Raptor对阵的是2号种子Ice Wave，鉴于Ice Wave在之前比赛中展示出的惊人破坏力，大部分人都看好它在比赛中获胜。当Ghost Raptor带着一个大头叉子出来的时候，只能用ORZ来形容了！在比赛中，这个叉子确实对对手的行动形成了一定的阻碍，为Ghost Raptor接近对手，以及使出最后的致命一弹提供了条件。当时，由于Ghost Raptor在每场比赛都有改装，Chuck还因此在国内获得了“魔改王”的称号。 然而，作为第一季的四强，Ghost Raptor在第二赛季的表现让人大跌眼镜。赛前吹了半天的转刀除了没断之外，根本没有发挥出威力，参加的三场比赛（包括表演赛）全败，不知道新赛季Chuck还会对机器做出哪些改进。三、结语 目前像利剑那样一招鲜吃遍天的格斗机器人越来越少了，越来越多的机器人采用模块化的设计，因敌而制胜。我在文中选取了一些相对典型的模块化格斗机器人作为案例，可能存在不完善或错误之处，欢迎大家补充指正。好帖，开眼界啦
原来我以为墓碑是无敌的，现在看看还有这么多克制方法。 是的，模块化设计是挺不错的，个人觉得是有利有弊的！
好处当然是可以更换武器或者护甲，再或者其他的零件。
但是坏处是对于设计要求就有点高，这可能得是专业的机械工程师才能搞定~
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