【王大师出品】中外格斗机器人的差距

      写这篇文章的时候，我还在飞机上，刚刚参加完了极战位于海南的年度全明星总决赛。其实参加这次比赛，给我的最大感受是，比赛真的很残酷，竞争很激烈。因为毕竟是年度全明星总决赛，就意味着能来参加这场比赛的，都是去年17年全年的高手，有来自巴西、印度、欧洲、美国、以及我们国内的顶尖高手。可想而知，不管这次比赛结果如何，能够参加的这次比赛的队伍就已经证明了他们的实力。

      也正因为如此，我也真的很感谢极战这次能够邀请我们DFrobot作为战略合作伙伴，来参加这次的比赛，让我重新地认识了格斗机器人，让我见识了国外这些有着五年以上比赛经验的队伍，他们机器人的威力。我分别总结了以下的几个方面，这些是我感觉，我们国内与国外战队的几个差距。并且我希望对于我们国内的爱好者能有一定的启迪。

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8.  操控

      前面我们讲到，其实国外的这些队伍其实都是半职业化的在玩格斗机器人，先不说他们参加了多少次的比赛，他们都是提前准备好机器人，并且经过精心的调试，什么油门曲线、电机转速、轮子摩擦、机器人重心等等，他们对自己的机器人都是相当了解的，所以自然而然对机器人的操控也是相当娴熟的，几乎能做到想让机器人怎么运动就怎么运动。相反我们国内战队的，说实话能做到前面我说的这种地步，真的屈指可数，而且就算是对操控比较熟练的，说实话也是练出来的，跟精心调试再去操控还是差一个很大的台阶的。这就好像是赛车改装，专业的选手首先得有一个御用的技术人员，他的工作就是将这台车调至最佳状态，然后再让赛车手操控。但是国内的这些爱好者我认为还称不上赛车调试，多数都是参考成熟的格斗机器人设计，参考他们的结构设计，直接设计的机器人进行操控，这里面其实区别还是挺大的。

      另外一点，前面我们说到国外尤其是美国是有车库文化的，他们会经常将机器人带到室外甚至专门的练习场地进行练习。这也是我们的一个很大的差距，试想我们可能机器人还没抬出去，就已经被保安制止了。所以即使国内的选手很想测试机器人，但对他们来说都是一件很难的事，根本没有什么合适的场地给他们练习。就算真的将机器人带出室外，就中国的国情还不是一群大爷大妈围观，在没有安全防护的情况下是极其危险的，所以其实最好机器人的测试还是需要在专门的练习场地内进行。

      其实业内的爱好者都知道格斗机器人的这么多攻击类型里面，不同格斗机器人类型间，是有个相互克制的关系的，或者说起码获胜的几率是会大一些的。但是即便如此，我也看过几场比赛，国外的强队就是利用比较弱势类型的机器人轻松击败比较有胜算的机器人，这里面当然有对方机器人造得很差的因素，但是最主要的还是机器人的操控。我个人认为，一场比赛的胜率，60%取决于这台机器人的设计好坏，另外的40%取决于操作手的机器人操控。如果大家真的有仔细研究国外选手的机器人操控，你们就会发现，他们的神操控，真的练就了想攻击你哪个脆弱的地方就把武器对准你那里，想贴近你就贴近你，想绕到你后面就绝对能绕道你后面。

5.  一些非常规的设计

      首先，我得先解释一下什么是常规设计和什么是非常规设计。拿武器的传动来说，常规的设计是武器的旋转需要通过传动结构来进行带动，这样的设计可以有效地缓解电机在撞击时候所产生的冲击，也就是说链条或者皮带能够释放掉一部分的对电机的冲击力，能保护住电机的主轴以及内部的磁缸。那么非常规的设计是比如说这台机器人，我们仔细看其实它的武器转鼓是没有传动带的，也就是说电机就在转鼓内部，而且它的驱动也是在内部的。为什么说这种设计是非常规设计呢？因为我之前的教程有讲到，一个电机最重要的就是它的轴芯，而且绝大部分的无刷电机轴芯与定子的连接只有两个高速轴承，并且一般电机的输出轴又在转子的另外一侧，一旦这个轴承受过大的冲击就会导致轴变形，这个电机就再也没与办法工作了。所以把这个电机固定在转鼓内部，如果结构设计不当，转鼓撞击一次，这个电机就挂了。若真的将这个电机固定在转鼓内部不是不可能，对于结构的可靠性和电机的薄弱部分受力进行加固是必须的，要求极高。这就是武器转鼓的非常规设计，不过还是不太推荐初学者学习，这个太难了，搞不好，坏了也不容易修，得不偿失。那么为什么人家还要这样设计呢？首先他们已经彻底掌握了这个电机内置技术，在这个前提下电机内置有两个好处。第一，节省机器人内部结构空间。第二，相比带传动的武器结构，武器的工作效率更高，不会有过多的能量损耗。

      这次参加极战，还看到一种非常规的设计，英国的战队的布老虎机器人，他们的气动弹射的储气罐，里面居然是液体CO2，据B2跟我说，国内目前没有任何人能做到试用液体CO2作为气源。之前我参加KOB的时候，绝大部分常规的气动弹射机器，气罐都是使用的超高压泵往里面泵气，效率很低很慢。但是这次布老虎这台机器人因为使用液体CO2，只要用过气管以及阀门就可以给气罐进行充气，而且布老虎这只战队最早参加Robotwars就已经使用气动弹射的格斗机器人，对于气动弹射型武器的武器系统相当熟悉。至于为什么国内没有人使用液体CO2充气，它的技术难点在哪，我还不是很清楚。不过我还是希望擅长做气动弹射型的建造者可以尝试一下。

      还比如说我参加KOB的时候，英国的气动弹射和液压穿刺，常规的设计呢，肯定是买现成的工业标准件，气缸或者液压缸。但是英国的团队它们的气缸液压缸都是自己设计制造出来的，为什么呢？因为标准件的尺寸或者推力不一定完全适合我们制作格斗机器人，很简单的道理，这些标准件不是为了我们设计的，是为了工业应用设计的。我们拿液压缸为例，大家都知道利剑这台机器人，以前的利剑咬合速度相当慢，丧失了很多攻击的机会，但通过自己的设计，增大液压油的流量以及活塞的尺寸，是可以增大推杆的速度和压力的。但很明显问题就是你得自己设计制造这个液压缸出来。而且，从比赛当中来看，英国人的设计是很有效的。

      国外战队的非常规设计，体现在核心零部件的方方面面，我最后再举一个例子，武器电调和减速电机设计。先说电调，我们常规的设计，肯定是直接买现成的电机电调。之前洋葱的文章也说到了，武器电机选用飞机用无刷电调是肯定不合适的，因为飞机用无刷电调的控制芯片的程序是不适配我们这种格斗机器人的使用场景的，飞机上面的电机都是持续旋转并且不会有停转的情况。但是我们的武器电调，因为武器撞击机器人经常会导致瞬间产生电机停转，此时若是飞机用电调，这个武器就再也无法启动了，这明显不是我们想要的。这些道理其实国内的选手都知道，但是却没有人能够有这个自主设计的能力，既防止电机停转电调输出大电流，又不会发生电机停转无法再次启动的问题。但是国外的队伍就有这个实力，他们有资深的电子工程师，自主研发专门针对格斗机器人的武器电调，保证武器系统工作的稳定性。还有机器人的行驶电机，常规的行驶电机肯定也都是买现成的减速电机，但说实话，一般的减速电机的抗震性都是很差的。所以国外的选手，有很大一部分都是自己重新设计的减速箱，比如说将减速齿轮变宽，增大齿轮的承受力；还有就是加粗减速箱的输出轴，并且采用轴两端固定的方式，增加输出轴的可靠性。

      所以从以上的几个改装可以看出，国外的选手为了增强机器人的可靠性，不惜重金对机器人的核心零部件做了大幅度的优化甚至一些非常规操作，这是我们国内选手所欠缺的。

2.  人

      国内的战队，都是哪些人来参加格斗机器人比赛呢？同样多外战队，又是哪些人来参加比赛呢？首先，我们国内的选手绝大部分是大学生，以及一些民间的机器人爱好者和创客，也有少部分是工作不超过五年的电子机械工程师。那么国外战队，直接从长相就可以判断出，除了刚才说的国内站队的这部分人员构成，国外战队比我们多很多有着远超5年工程项目、机械设计、电子设计、产品研发的资深高级工程师，有的甚至已经超过30年的经验丰富的老法师级别的工程师。此外，前面我也简单介绍了国外格斗机器人的发源历程，凡是国外的强队，背后都依靠着一个成熟的机器人俱乐部，据我所知有的机器人俱乐部人数都已经超过100人了。这些机器人俱乐部，某种意义上来说已经将参加格斗机器人比赛当做是他们的职业，能够进入到这些机器人俱乐部的人才也几乎都是准专业级别的格斗机器人爱好者。仅凭这些职业化的格斗机器人爱好者的技术就已经超过我们不知道有多少！

      其实我觉得也不用完全不必有太大的压力，因为国外的这些选手也是人，他们并不是什么神，都是一步一步走过来的。他们比我们有着不知道多少年的比赛经验，赢了不知道多少场比赛，输了不知道多少场，看到过不知道多少台对手的机器人，不知道他们造过多少台机器人，说句玩笑话，他们装过的螺丝都可能比我们吃的饭多。（当然我知道这不太可能）所以说他们很强，这是理所应当，他们如果很容易打败，那真的是见了鬼了。他们对于比赛，他们清清楚楚地知道电机该怎么选，武器该怎么设计，机器人的结构设计怎样稳定，甚至针对不同的对手该用什么样的对策，他们拥有着丰富的比赛经验，这同样是我们无法匹敌的。

      另外还有就是业余时间的问题，说到这个可能很多人就会瞬间产生共鸣了，众所周知，我们的国情就是这样，学生没有业余时间，上班族公司家两点一线，各种考试的压力、生活的压力哪会有什么业余时间。所以，这给我们国内的很多爱好者制造了一个先天的门槛，当然了，目前国内很大一部分人玩格斗机器人的其实是大学生，大学生相对来说还是比较有时间的，这也就是为什么大部分是大学生在玩。相对国外，尤其是美国，它们下班之后以及周末有更多的空闲时间，加上他们的车库文化，很多的爱好者的车库里面，都会放各种各样的工具，下班之后利用闲暇之余，经常会在自家后院或者车库内制作一些新奇古怪的小东西。所以业余时间也制约着我们国内选手的发挥空间。

      最后还有一个人员分工的问题，这次在海南的比赛，国外过来的队伍，通常都是来的三四个人以上，有的甚至超过五个人，然而我们国内的队伍只有一个队伍人数超过四人，其余的大部分是两个人。而且这些国外的队伍，每个人在队伍里面的分工特别的明确，根据每个人所擅长的部分和专业，安排有操作手、维修工、装配工、电气工程师等。这才是真正的团队合作，在这个团队里面，每个人都知道自己该干些什么，最大化每个人的能力和技能点。也就是说我们国内的选手是在跟国外的一个个强大的团队在比赛，可想而知只是多么难的一件事。

1.  起源时间

      讲到起源时间，就不得不说下几个英文关键字，分别是RobotWars、RoboGames、Battlebots。首先RobotWars是1990年于美国加利福尼亚诞生的，并且于1997年被BC购买了版权，进行重新包装，也就是我们小时候在CCTV5上面看到的《机器人大擂台》。Robogames则是于2004年在美国加利福尼亚诞生的格斗机器人大赛，成为全美最大的格斗机器人大赛，至今仍然持续每年举办格斗机器人大赛。Battlebots则是美国的电视综艺节目，于2000年开播，2002年结束公播出5季。并且于2015年在美国ABC上复播 ，再次掀起一波格斗机器人浪潮。极战则是国内最早的格斗机器人比赛，每年，在全国各地甚至海外，有十余场的巡回赛事，在国内的格斗机器人圈子是比较有名的，而且比赛异常得激烈。

      很多国外的队伍，他们其实这些比赛大部分都有参加过，而且不止一两届。比较出名的队伍主要来自于英国、美国以及巴西，最出名的队伍有Robo chanllenge（英国）、Hardcore Robotics（美国）、Riobotz（巴西）。以上提到的这几个队伍都是来自于全球最顶尖的格斗机器人俱乐部，获奖无数，比赛经验丰富，而且他们制造的机器人各有特色，他们几乎就是格斗机器人的先驱者，无数格斗机器人爱好者心中的大神。所以其实国外的格斗机器人这个领域，已经早我们国内数十年之多，可想而知我们的差距所在。

      说到这个，我必须得说一下我最近一直听到的一句话，很多人会说，我们目前国内的比赛经常请一些国外的明星队伍来参赛，还给他们钱让他们来羞辱我们。其实每次听到这种话我真的觉得挺不开心的。首先各个主办方的确是有请明星队伍过来撑场面的这个意思，但是最主要的是请他们过来参加比赛，让我们国内的选手知道与国外队伍的差距，让这些选手从他们那里学来更多的经验，快速提升国内选手的实力，而且说实话国外的这些强队他们自己都很愿意跟我们来分享他们的经验。所以我就不明白了这里有什么错了？我们难道还要走以前的闭门造车这条路么？我就很不愿意听别人说“抄”这个字，明明是学习，怎么就叫做抄了？我那天听到一个国内的选手说，他的确是会专门去学习国外的造机经验，但是他会在这之上结合自己的思想，做一些不同的设计。他的这个想法我是很赞同的，而且很欣赏。

3.  社区、论坛分享文化

      谈到分享文化，我觉得我是比较有发言权的，因为我本身就比较愿意去与别人分享知识，我也经常会制作一些教程，教大家制作一些小的项目。但是说实话我们国内这方面的分享文化的意识还是相当差的，有很多人甚至完全不理解分享文化。一般论坛社区的建造者，都希望能够有更多的用户在社区进行分享，进行交流，真正让这些交流的内容知识，在社区内永久沉淀下来，把这些平时在书本上无法学到的知识分享出来，这样能让更多的爱好者学习到这些知识和经验。这一方面，国外做得就很好，很专业，而且其实大部分国外的选手都很有分享精神。国外有着很成熟的格斗机器人专门论坛社区，学习资料也非常的丰富，比如说国外比较出名的reddit、instructables，有的还专门记录造机的整个过程，以视频的形式记录下来，然后公布到如youtube这类的视频网站上，这就比单纯的文字教程或者图片更详细了，制作这些以上所说的教程，其实需要额外花费制作者很多时间。有的时候拍一个视频甚至要比实际制作一个成品多花五六倍的时间，但是一旦这些视频或者文字教程制作好了，观看它的确是成千上万的爱好者，受益的也是他们，这些教程就被永久的沉淀下来。这也就是我们目前DF创客社区在干的一件事，目前我们逐渐在开始建造国内第一个格斗机器人的社区，让国内的选手都能在这里学到知识，在这里进行交流。从此摆脱以前这种需要Fan墙到国外的网站才能看到教程，而且还有语言的障碍问题。

      所以也希望大家能够多在我们费尽心血建造的DF社区多多交流，如果可能的话，也多分享一下自己在建造格斗机器人方面的心得和经验。我个人觉得不要太在乎个人的得失一个人的价值可以体现在很多种方面，你可以在建造机器人方面很了不起，但是如果你能将这些知识跟别人分享，这我觉得也是一件很伟大的事。

4.  赞助商的扶持

      制造一台格斗机器人其实是需要挺多钱的，目前国内的格斗机器人比赛一般情况下是提供造机经费的，根据机器人的重量等级，造机费用从低至高不等。虽说一台机器人的稳定性和可靠性跟很多因素有关，但不得不说，如果一台格斗机器人选用的电机或者材料使用的比较好，它的稳定性和可靠性的确会好很多，这是毋庸置疑的。这些电机和材料的好坏往往是直接跟金钱成正比的，国外的队伍，往往因为日积月累的比赛成绩，以及背后的技术实力，跟一些大公司或者关键部件的供应商达成了一定的合作协议，他们会持续以配件或者金钱的形式赞助某个明星队伍。这些明星队伍需要做的就是尽量在比赛当中得到好成绩，在Tshirt、机器人上面贴有赞助商的LOGO，还有如果有采访的话表达一下对供应商的感谢，有一定的口播品牌露出。其实这也正是国外队伍的一个很重要的零件和资金的来源，他们可以更容易的拿到一些比较贵的电机，还可以拿到一些我们国内几乎无法买到的进口钢材。要知道如果仅凭我们国内这些个人的名义去买到这些材料和国内很难进口的电机几乎是不可能的，有时候你就算有钱也不一定买到。因为我国对电机进口有着很严格的要求，超过10w的电机进口都需要在海关进行申报，而且还需要提供3C认证。况且国外对于我们国内的电机出口也是有着比较严的管控的，怕技术外漏，比如说格斗机器人上面常用的NPC行驶电机就是美国军用坦克上面的配件供应商，你说这种电机我们在国内怎么买到？所以其实我们国内制作格斗机器人能够选择的这些电机性能相对国外进口的电机还是有一些差距的，这点你不得不承认。在国内，大部分还是学生，基本都是学校出钱加上自己垫钱制作格斗机器人，对于他们来说还都是兴趣爱好，目前以他们自己的名义去拉赞助成功的概率是很小的。稍微有些工作经验的，并且参加过一年左右的格斗机器人比赛并且小有名气的战队还有点可能拿到赞助，但是我个人觉得其实这些赞助商其实自己也都还不太清楚能有什么转化。所以我还是希望这些厂商为了这些人的理想他们努力的事，伸出一只手，说不定哪一天你帮的这个人成功了呢？另外，也就当帮助一下我们国内的格斗机器人的这个行业发展，不挺好的吗！

6.  大量的测试

      我们做工程师的都知道，完成一个产品，其中包括了很多的流程步骤，其中至关重要的一步就是测试环节，在制作格斗机器人并且参加比赛之前，测试对于一台格斗机器人也是至关重要的。我之前在参加比赛的时候，一个朋友说了一句话我觉得说得特别正确，他说：“格斗机器人就像是一个水桶，水桶任何地方漏一个洞，谁都会漏出来。”其实的确也是这样的，这次参加海南的极战年度全明星盛典，比赛竞争实在是太残酷了，跟以往的格斗机器人比赛不同的是，这是真正的比赛，对于机器人类型是没有限制的，所以能参加这次比赛的几乎都是一些最优秀的机器人类型，比如说竖转、滚筒、横转。那么比赛的时候就经常碰到横转对横转、滚筒对滚筒、竖转对竖转，这除了对于选手的操控要求很高之外，对于机器人的要求就更高了。因为在机器人类型和选手操控能力差不多的前提之下，两台同类型的格斗机器人对战就是考验机器人的设计了，比如说机器人的结构稳定性、行驶操控性、武器的可靠性等等。

      先来说下我们国内的情况吧！前面我们讲到场地和时间的问题，其实这就注定我们国内的选手能够有测试的机会是相当少的，这个原因我就不再累述了。还有一个很重要的因素，就是损耗。前面说到我们国内的选手大部分是没有赞助商扶持的，光凭自己垫钱根本不可能有太多的资金，我们都知道，要是想系统的对机器人进行一系列测试，他们是完全没有这个条件的。首先科学的测试方法，可能需要同一个零件以不同的材料，不同的设计分别去进行验证，才能得到最优设计，才能对于这些零件设计了如指掌。所以在真正系统的测试，是需要有相当大的资金支持的。但很显然目前国内的选手还都是凭以前比赛的经验或者学习国外的设计来完善自己的设计，缺少理论的支撑，测试环节做得还很不够。但是国外选手的情况则大不相同，他们机器人制造出来之后，对机器人的进行了大量的测试，无论是武器系统，结构稳定性，跌落测试，以及电气的可靠性做了充分的测试。所以他们是带着成熟的产品来跟我们国内的选手比赛，然而我们其实还是半成品。然后你就会很明显地感觉到国内选手带着机器人过来都是胸有成竹的，他们过来就像玩一样，然而国内的选手还是摆脱不了紧张的心情，对于比赛，要听老天的安排了。

7.  更加合理的结构设计

      这次参加极战，绝大部分的机器人类型都是比较常规的滚筒或者竖转类型，其中最强的战队来自巴西的Riobotz，是全球格斗机器人顶尖的队伍。所以固然它们的机器人设计我是特别要研究下跟我们常规的格斗机器人到底有什么区别。从结构上来说，首先它们的机器人侧边装甲是呈圆形结构，有两个弧形的半圆环，在机器人的尾部进行连接。常规的滚筒结构的机器人，通常考虑到零件的加工成本和物料成本，采用两个侧边加上背板的拼接方式，但往往连接处构成的直角连接处收到横转武器攻击时，极其容易造成严重的损坏。但是巴西队伍的这台机器人采用的圆形结构，使得机器人无论是侧边的哪个部位，防护性是一致的，也就是除了后部连接处侧边没有弱点。

      另外从它的武器电机的固定，相对常规的安装方法是更加稳定的，他直接用一个方形的铝合金中间铣出来一个安装电机的大圆孔，这样的固定方式显然更可靠，防止机器人在撞击或者跌落的时候产生的震动不会影响到电机的固定。一般我们做设计，可能就只固定电机的端面，这样做其实并不是特别可靠，尤其是当武器电机承受较大的扭力的时候，电机的固定是承受着相当大的考验的。

      还有一个问题，就是我们绝大部分选手所采用的框架连接方式是螺丝锁紧，的确，使用螺丝固定是有很多好处的，比如说方便更换零件，框架可进行拆解。但是国内却很少看到有人使用电焊去进行框架的连接和固定（并不是没有，极少），其实焊接的有点不用我说大家都知道的，牢靠吗！但它的缺点就是拆卸极其麻烦甚至不能拆。但说实话我觉得制作格斗机器人就应该极端一点，如果焊接有比螺丝固定好的优点，我是肯定选择焊接的。我个人其实比较喜欢的一台机器人bite force，他的内部结构就是用铝合金框架拼装加上焊接工艺制成的，它的结构可靠性相当之高。其实有人会说不用焊接是担心机器人坏了，如果用焊接的框架，整个框架可能就废了。但我是不是可以反正去想这个问题，说明对自己的机器人结构没有信心或者这个设计还有缺陷？如果说真的对自己的机器人框架有信心有把握，并且以后再也不用改了，即使机器人受伤也不至于整体框架全部瘫痪，那为什么不使用更好的焊接呢？所以我觉得是机器人的结构设计还有问题，所以选择使用可以有后路的螺丝固定方式。但说实话在国外的格斗机器人当中，他们经常会使用焊接，有时候可能局部焊接，有的时候整个机器人全部焊接，所以很多时候我们国内造的机器人结构强度是没他们好的。我个人推荐，以后还是需要尝试一下新方法的，说不定你就发现它的好处了。

过瘾

写的好，尤其是最后，多希望自己有个车库啊:'(:'(:'(

xborot 发表于 2018-2-2 17:26
写的好，尤其是最后，多希望自己有个车库啊

哈哈哈，好希望有个车库 ~~~~~同求~~

6666

分析的很到位

三体×三 发表于 2018-2-5 11:47
分析的很到位

:loveliness:多谢~~~

王大师好厉害

myrazhang 发表于 2018-2-6 17:48
王大师好厉害

7625f230bd1edd413d4260a79c6eb079  写这么好 辛苦了

一直在看铁甲雄心，此帖非常好。

gl1457960 发表于 2018-2-9 00:10
7625f230bd1edd413d4260a79c6eb079  写这么好 辛苦了

super-power 发表于 2018-2-9 07:26
一直在看铁甲雄心，此帖非常好。

其实格斗机器人不是特别复杂，感兴趣的话可以多看看社区的教程，有机会自己也做一个小的玩玩~