华北五省机器人武术擂台赛（无差别）（第二篇：从无到有的机械设计）

1. 方案设计

这里借用东北大学ROBOCON指导老师从老师的几句话，这也是我们恪守的原则。

方案设计阶段的几件事
1 .细致全面的研读规则。
2 .可能达到的最极致的效果。
----面向比赛 尽量具体 不能平庸。
3. 功能定义、应满足的性能指标。
----自己能提出具体指标。
4. 供货周期长的器件尽早确定、订货。
5. 实验。
----自己设计实验方案、实施并分析实验结果。

2. 前期材料选型（建议）

对于未曾参见过类似机器人比赛的学校知道的常用材料一般会很少，这里会介绍一些常用的加工材料。
常用金属材料：
（1）铝材、不锈钢等。比如一些连接件原材料。
切记：如果能买到标准件，尽量不要自己做。
（2）不同规格的螺钉、螺母（2M、3M足够）。
常用非金属材料：
（1）木板、pvc板、玻纤板、亚克力板、覆铜板、碳纤维板等。
具体内容百度百科都有介绍，这些都是类似机器人比赛中常用的板材，挑选其中任意一到两种就可以完全应对华北五省武术擂台赛。我们河北工程大学机器人实验室主要使用环氧玻纤板和碳纤维板这两种板材。
（2）3D打印件，尼龙材质的件。
拥有这些材料的部分最前期的原材料就差不多准备好了。

3. 加工手段（建议参赛队自备的设备）

常用的加工手段：
外协加工——适合结构复杂、精度要求较高的零部件
常用加工手段：车、铣、磨、线切割、数控铣、加工中心、3D打印、雕刻等
自制 ——较简单的零件、较简单的加工
常用的联接方式——螺栓联接、粘接、铆接等

常用的加工设备：
除了常用的改锥、套筒、扳手、各种钳子等最基础的工具之外。
建议各参赛队可以利用到学校的所有资源使用到以下的设备，这样的话就可以方便特别多，没有的话只是比较费力而已，但是仍然可以完成比赛，这个不必担心。
（1） 钻床（手钻也行）
（2） 手砂轮、切割机
（3） 车床、铣床
（4） 3D打印机
（5） 雕刻机
如果这些你都准备好了，那就可以愉快的去设计你的小车喽，下面将分享一些我个人对机械部分的见解。

4. 机械设计

看了18年擂台赛的小车，比较优秀的小车都有几个共同的特点，比如：车的铲子比较贴地而且固定方式也比较合理，高效的登台机构等等。下面就从这几个方面来介绍一下。
（1） 登台机构
18年擂台赛多数学校的车采用了后退式的登台方式，这种方式的优点：上台速度快、高效率、避免了设计其他复杂的登台结构，但是同样也有致命的缺点：自己的尾部也是最致命的地方，一旦被抓毫无还手之力。试想一个场景，这种方式的车在台下，对手的车在台上，你后退上台尾部暴露给对手，就这样可能会被一次次推下。这个适当取舍就好。
还有比较普遍的一种就是类似中国民航大学的那种月牙形跳跃式的登台机构，也比较好，效率也挺高，一跃就上台了。但是结构复杂，而且需要另加一个电机控制，个人观察对摆车要求较高，稍有不慎就可能上不了台喽。
对于这两种比较大众的方式，建议刚开始参与擂台赛的学校可以模仿着做一做，比较实用，如果自己有更好的想法，那就更好了，大胆去做吧。
（2） 铲子
纵观18年擂台赛，整体的效果比较惨烈一点，刚贴好的试场场地，一会就会被参赛队的车无情的给铲没了，这里给一张图2.1。

图2.1 试场中的场地
看到此图不知道你们都想到了什么。每个参赛队，对铲子的要求都是极致的，不放弃任何一个让整个铲子完全贴地的机会（有的参赛队把铲子磨得像刀刃一样）。
下面就要说关于铲子的固定方式，部分学校使用强力磁铁加皮筋配合，还有部分学校使用舵机控制。这里简单说明一下，同一方式，不同的使用手法得到的效果也是不同的，就算使用了这两种方式，也不一定达到想象的效果。在固定铲子的设计上需要进行简单的计算，简单的受力分析，以不容易撞开铲子为目标，最好达到一种效果，两车相撞的时候铲子的分力有垂直向下的力。

（3） 橡胶轮
多数学校擂台小车轮子的材质都是橡胶材质，这种材质适合在硬质地板上行走，摩擦系数比较大，但是使用的时候需要注意一点，就是保证轮子使用时是干净的，稍微有些灰尘，就会对轮子的摩擦系数大打折扣了，希望各参赛队都能注意一下，勤擦轮子。这里科普一下个人理解哈，小车的动力是由摩擦力提供，摩擦力的极值除了与电机功率的上限有关，还和两个因素有关，其中之一上面已经在说了轮子的摩擦系数，另外一个就是车子的正压力，也可以理解车子的重量，建议在符合比赛规则的情况下，车体做的尽量的重，不够重可以加配重哦。

5. 结束语

如果小伙伴们以上的部分都考虑的差不多了，那么，恭喜你，一辆优秀的擂台赛小车的雏形马上就要出现了。下一篇我们就要介绍关于直流电机和驱动器的知识了，希望可以继续关注。
ps:因为本人还是在校学生，事情较多。所以每篇文章不出意外的话，会在两周之内进行发布。
因为本人是负责电控方面的所以机械部分了解有限，可能有不足之处，请体谅。因水平有限，难免有错误之处，希望指正。谢谢。