机器人仿真：机甲大师超级对抗赛中部冠军RPS战队分享

导读：全国大学生机器人大赛RoboMaster由大疆创新发起，全球首个射击对抗类机器人比赛，也是一个专为青年工程师打造的机器人科创平台。2月18日，仿真秀机器人工业品仿真第二期讲座《机械仿真在移动机器人设计中的应用》将邀请全国大学生机器人大赛RoboMaster机甲大师超级对抗赛中部赛区冠军成员-中国石油大学RPS战队王嗣昱分享。

RPS战队夺得中部赛区冠军

一、机械仿真在移动机器人设计中的应用

传统机械仿真的定义是指采用三维立体技术模拟机械的外形、材质、零部件和内部构造,利用虚拟仿真技术把机械设备的装配关系、作业原理、性能特征、使用方式等一系列真实的事物以实时动态的形式模拟出来。

我的理解是在机电系统的开发过程中，通过纯手工计算机械结构的相关尺寸和材料性能要求往往十分复杂繁琐，随着计算机算力的不断提高，计算机仿真成为了研发过程中十分重要的工具，具有众多优势。

首先，传统的机械系统设计经常由于系统较为复杂而简化计算过程，进行粗略的设计计算再校核其可行性，这样必然降低了设计精度，可能会带来零件强度过剩，性能较低等问题，而通过计算机仿真则可以突破这样的局限性，极大的提高设计精确度，做到零件强度合适，机械系统综合性能更上一层楼。

其次，应用计算机仿真还可以检验初步设计的产品，通过直观的动画，图表等形式在软件上找出潜在的设计缺陷，从而极大的降低了研发的时间和成本。在比赛过程中通过使用仿真软件，我们可以确定机器人的本体及工作环境的动态变化过程。

一方面在制造出实物前就进行机械结构的模拟，可以避免不必要的返工与测试，避免了备赛周期内时间和资金的浪费。并且可以很好的找出问题所在。比如上赛季战队内采用matlab中的simulink对结构进行仿真验证和优化设计。

另一方面，在机器人竞赛的备赛过程中，机械组的前期设计和搭建实物的过程比较长，控制组的代码完成得比较快，如果等实物出来再进行代码调试和算法验证的话，整个迭代周期就会变长，而且也有可能发生控制组失误导致机器人受损返修的情况。机械仿真在比赛中的应用，保证了战队内部前期的人员分配，确保了队内的进度不会落下，保证了整个备赛过程稳中前进。

二、全国大学生机器人大赛

全国大学生机器人大赛RoboMaster由大疆创新发起，全球首个射击对抗类机器人比赛，也是一个专为青年工程师打造的机器人科创平台。该比赛充分融合了“机器视觉”、“嵌入式系统设计”、“机械控制”、“惯性导航”、“人机交互”等众多机器人相关技术学科，同时创新性的将电竞呈现方式与机器人竞技相结合。比赛充分融合了机械，电控，视觉等多种学科，拥有机械，电控，视觉，操作手等不同组别。因此下面我在不同的方面谈一谈比赛中的经验。

作为一个二三十人的大队伍，作为队伍领头人的队长和项管在整个队伍的运行中起着举足轻重的作用，要做到各组之间相互协调统筹兼顾，同时，事无巨细，对于队伍的各个小的方面都要倍加关心。作为管理人员，总结出以下三点：

• 1、很重要的一个习惯就是任何事情要留有备份！纸质发票要拍照留档，队员任务进度记录要留档，老师发的资料要留档，账目流水也要发给队长留存一份等等，这样不管是前期物质的购买，还是后期需要的队伍的资金报销都有着清楚的明细。
• 2、队长项管的任何决策都必须两人商量达成一致后，再向队员发布（不要当着队员吵架），这样既保证了队伍前进方向的一致性，又有利于队伍方向性的把握。
• 3、每个人性格不同，管理方式会针对不同的人做出不同的改变，比如一些人需要给他安排更细致的进度，甚至每天需要做什么，一些人就只需要告诉完成期限，剩下工作自己安排，还有一些人自己已经安排妥当，只需要监督就行等等。

机械组的前期工作十分重要，由于每年的机械主力军都是大一大二的新生，大学期间学习的机械设计等课程还未开展，因此前期的准备工作十分重要，要在前期的学习中建立统一的，完善的设计理念。

正如之前RM的一位学长所言：机械设计贯穿设计、制造、使用，维护的整个过程，设计时的疏忽总会在这些方面反映出来，成功与否是很容易判断的。设计的过程中，受制造的影响很大，亦就是说好的设计是不能脱离制造的，对制造越了解，越有助于提高设计水平。

目前开发的机械设计软件十分成熟，同时机械仿真的工作的开展使得机械设计的容错率得到提高。在整个的备赛过程中，要充分的利用现有的资源。同时也要积极的动手参与，机械设计往往离不开自己的阅历，经验的积累固然可以从书本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻的印象，对别人的经验，自己没有一定的基础，要理解吸收真的是一件很不容易的事。

电控组是赋予机器人生命的组别，同时在队伍中，在机械组和视觉组之间起着桥梁的作用。从九月一直备赛到第二年六月，整整九个月的时间。电控组前期由于机械部分尚未完成，前期的学习就尤为重要，在机械组完成第一批机器人的加工后，电控组投入紧张的调控中，设备不足、人力不够问题、车容易坏、板容易烧、功能不齐全等常见问题。确实会在期间出现，尤其是在电控上，可能会出现车坏了找不到问题的根源，消耗时间又消磨意志。所以一定要调整自己的心态，认真思考，不要过于急躁，慢慢地去寻找原因，这些问题肯定都能够解决。

在视觉方面来说：写出来的东西能跑不代表成功，能在场上有优异的表现才行，满足操作手要求才行，一定不要盲目自大，优化比前面所做的工作同样重要。在计划要实现的功能的时候，记得拉上电控和机械，有些东西需要其他组进行技术支持，一定要提前说好，以免后期做无用功。学好技术才是硬道理，技术学得好，效率翻倍，不要做搬砖人，调参侠。学会学习其他学校先进案例，切勿闭门照车。

对于操作手来说：备赛期间，就要和做技术的同学打好关系，多交流，大家的目的都是为了车能拥有更优秀的性能，为了赢下比赛。所以多交流，技术和操作手之间，互相发挥长处，弥补不足。有些技术上不好解决的问题可以通过操作手的操作弥补。有些操作手无法弥补的问题就要通过技术来弥补。然后比赛期间的话放松心态，每位操作手都有自己对应的事情去做，正常发挥完成自己的工作。

尤其是落后的时候不要慌或者有别的想法，抓住能量机关，或者对方犯傻的机会，完全有机会能够反败为胜。对方学校的车做的没有我们好的时候不能轻敌，认认真真打好每一局。赛场上完全信任自己的队友，包容队友的失误，贯彻好安排好的战术，就能够做到和自己技术相当的学校也可以有较高的胜率，甚至打败比自己技术强的队伍。每场比赛后认真复盘。提前规划晋级路线，观看对方学校的比赛，做到知己知彼，制定针对的战术。

三、机械仿真在机器人设计公开课

仿真秀以分享知识传递价值，为仿真优质内容创作者赋能，解决机器人行业关联企业研发技术攻关中的难点，并服务国家重大需求。自2023年2月2日起，仿真秀正式启动机器人-工业品仿真技术专题讲座。对于已经身处机器人行业、或是有意从事机器人相关专业的同学和工程师们，可以关注仿真秀接下来的几场直播讲座。他们是RoboMaster大赛冠军战队参赛选手、多体动力学仿真工具RecurDyn公司资深专家、还有水下机器人方向的博士和研究者等等。

2月18日，仿真秀机器人工业品仿真第二期讲座《机械仿真在移动机器人设计中的应用》将邀请全国大学生机器人大赛RoboMaster机甲大师超级对抗赛中部赛区冠军成员-中国石油大学RPS战队王嗣昱分享 ，他主要负责机械部分的设计、加工与零部件的机械仿真，掌握多种机械设计建模、仿真软件，具有丰富的机器人设计经验。以下是讲座安排：

工业品机器人仿真（二）：机械仿真在移动机器人设计中的应用-仿真秀直播