在今天的文章中，Maitreyee Mordekar想向你介绍来自印度孟买K. J. Somaiya工程学院的KJSCE机器人展团队。该团队在National-DD Robocon 2020中获得了全印度排名第八的成绩，并在第一阶段和第二阶段获得了比赛的最高分数。团队将分享他们使用MATLAB和Simulink设计他们的机器人玩橄榄球游戏的经验。金宝app舞台是你的了!

物理身体模拟是任何机器人制造者设计的关键部分。它给了设计师一个概念的可行性的想法，并有助于在不同的情况下进行深入的分析。我们，在MATLAB IP团队(包括西班牙帕瓦尔那DHRUV Joshi.那HRITIK JAISWAL.那Kamal Rohra.和viraj thakkar.） 的团队Kjsce Robocon.2020年，使用金宝app和Simscape来创建各种机制的模拟国家DD-Robocon 2020机器人比赛。

这项任务是制定机器人来播放橄榄球7，涉及踢和运输橄榄球。比赛是为了演奏一个橄榄球7的比赛使用两个机器人(一个投掷机器人和一个踢机器人)。赛场上的7名队员由2个机器人和5个障碍物组成，作为5名防守队员。目标是使投掷机器人(TR)和踢球机器人(KR)机器人协作，并将球踢过两队共同使用的横杆。检查这个视频了解竞争问题声明。

在这个博客中，我们将讨论:

• 我们是如何模拟橄榄球的？
• 问题陈述，踢球机器人和投掷机器人的设计提案和验证
• 完整驱动器的设计
• 我们是如何准备设计这些机器人的?

我们是如何模拟橄榄球的?

由于问题围绕着一个橄榄球，我们开始的第一个地方是建模一个橄榄球球。当我们开始工作时，建模的特点椭球形固体在Simscape中不存在;添加到其中特征现在。什么需要我们大约一个星期的模型，可能现在只能完成一个简单的街区！

我们的初始想法从几个小球体中创建一个橄榄球球（可以在橄榄球球内部想象的多个球体）。然而，由于它需要多个联系人，因此需要的计算能力，这将是较高的。因此，我们设计了一种新方法来生成自定义接触表面;我们使用球体的组合来模拟椭球

• 每个接触球都有一个固定位移从橄榄球球的中心
• 从橄榄球球的曲率半径确定球体的半径。

这是如何，我们需要几个接触者与创造成千上万的小点球形接触力相比，使其计算更轻，更快。

这种近似模型给了我们一个准确的结果，帮助我们准确地模拟球与地之间的碰撞。

建模投掷机器人

问题：

使用我们提出的设计思路，5-6米的橄榄球炮弹的最佳压力范围是什么?用我们的想法能得到想要的范围吗?

我们建议的设计:

为此，在齿轮链轮的帮助下，活塞的平移运动被提供给旋转臂。旋转臂的链轮，使橄榄球球是射弹运动。

解决方案：

首先，我们使用Simscape和Simscape Multibody设计了我们提议的物理设计。然后我们必须找出投掷球所需的准确压力。因此，我们必须研究一些理论并将其应用到我们的Simscape模型中。

我们需要了解施加在链轮上施加的扭矩之间的关系，以移动由输入压力控制的臂。我们使用了物理方程式，

$Pressure \left (P \right) = \frac{F}{A} \;和\;转矩\左(\tau \右)= r\乘以F$

包括活塞的摩擦力，

力=（活塞*面积的活塞提供的压力） - 活塞的摩擦力

$F_{s} = (P*A) - F_{f}f$

因此,

施加在链轮上的扭矩=链轮半径*施加在链轮上的力

$ \tau_{链轮}= r * F_{s}$

我们将这个计算出来的力矩提供给与链轮在同一坐标系中的转动关节，最终引起圆周运动。

通过在0.2巴的步长的步骤之间提供带压力范围的各种输入，我们得到了橄榄球的轨迹。由于对于给定的扭矩，我们选择11.25度作为垂直度的方向，我们实际观察到以这种角度的最大范围。

每当橄榄球球的高度为零（由蓝线表示）时，球都会接触地板。从它发射的地方找到了相应的水平距离（由黄线表示）。在进行模拟之后，我们获得了所需的射弹范围，为4至4.4巴的压力范围。

设计踢的机器人

问题：

什么是应用于关节的最佳压力，以确保橄榄球球越过横梁（位于距离踢球机器人的位置10米的距离距离地板1.47米的高度）？

我们建议的设计:

橄榄球被放置在与垂直方向成10度角的球座上。倾斜是考虑到任何轻微的倾斜，可能是存在的，而放置球。电机逆时针旋转输出轴330度，反过来旋转踢腿部分和踢腿表面。踢出的表面击中了橄榄球，给了它所需的冲力来进行抛射运动。

解决方案：

踢腿机构的接触型号类似于抛出机制中使用的模型，其中一些小调整。只有下半球的球形是用接触力的建模，用于与4个表面上的三通（2个球形和2个圆盘形状;球的整个接触表面被建模用于模拟地面和球之间的接触，以及踢表面和球。

就像你现在可能理解一样，我们正在模拟踢腿表面和球之间的机械脉冲。因此，由于脉冲，我们需要接触刚度的细节随着球而略微变形。我们使用铅笔，尺子，木板和载荷单元确定了这一点。我们计算平均刚度为73497.3 n / m

与投掷机制一样，我们在球之间连接了变换传感器，使球的变换传感器得到了球的x，y和z位移。然后，我们验证了从机器人（黄线）10米，高度（蓝线）大于1.47米，这意味着它是一个分数！

我们尝试了我们在真实机器人的模拟中获得的结果，并且随着预期的结果，结果与模拟相干。实际的实验模型为5.0-5.6nm的施加扭矩范围提供了最佳结果，从我们的仿真结果（5.2-5.4nm扭矩范围）确定。

在完全的驱动器上工作

在接下来的部分中，我们想要找到踢人机器人的最佳可能路径，同时抓住扔人机器人传球的橄榄球。这是为了确保机器人可以把球放在一个尝试点，以确保它花最少的时间来穿越。

找到最佳路径

我们正在使用Simscape Multibody开发整个舞台。然后，我们使用砖块固体和刚性变换块进口踢球机器人。除此之外，我们通过.step文件导入了底盘和车轮。

我们首先通过在重心处施加力来理解什么是最优路径。我们用不同的路径让机器人到达TRY spot 1到5。通过模拟和时间分析，我们发现对角线路径适用于try2和3，而抛物线路径适用于try4和5。利用机器人中心所经过的原始位置和期望位置，从理论上推导了TRY spot 4和5的方程。这些结果是

$ y = = 2.5 + \ sqrt {3.854 \ ast \ left（x - 0.575 \右）} $

和

大概{$ Y = = 2.5 + \ 5.2 \ ast \ (x - 0.575 \右)}$

分别。我们为机器人的输入驱动器提供了这些输入。

如前所述，我们刚刚通过在机器人的重心提供坐标来实现我们的机器人的路径，这在很大程度上并不是机器人在竞技场中的运动的精确表示。

带轮旋转的定性转动

这里的主要挑战是设计全轮车的机制。我们导入了Omni滚轮的第2型文件并使用了Simsceile Multibody中提供的空间接触力功能。我们的全文包括塑料中心框架和橡胶滚筒。在设计模拟时，我们必须使用手动优化准确地确定两种材料的阻尼（我们将铬金属作为参考的镀铬）。

我们使用Simulink中的PID控制逻辑通过竞技场来操纵金宝app机器人。我们使用了两个PID用于级联以控制机器人。外部PID用于基于来自变换传感器的读数到达设定目标点。该PID的输出给出了基于从变换传感器的读数向车轮的旋转接头的速度产生速度，从而精确地模拟了实际机器人中使用的伺服电脑。

但是，由于时间线我们能够实现直线路径。这是我们将在未来几年改善和实现的事情。

我们是如何准备设计这些机器人的?

利用MathWorks工具成功地模拟了所提出的模型，并帮助我们在没有进行严格的物理测试的情况下完成了机器人的设计。这是一个巨大的帮助，以节省时间和人力，考虑到我们没有立即访问硬件在这个前所未有的时代。

我们建立我们的机器人的旅程开始通过onlamps.这是一个很好的开始。一旦我们觉得我们在基础上掌握了基础知识，我们就会从Matlab和Simulink Robotics竞技场检查视频金宝app学生教程和视频页。特别帮助我们的视频是视频模拟投掷机器人机制;我们将根据我们的要求开始建立模型是一个很棒的观点。这有助于我们加速基础知识，以便我们可以采用基础知识来建立我们的投掷机器人和踢的机器人来与对手团队一起玩橄榄球。

感谢MathWorks为我们提供了一个健壮的物理建模仿真平台。

我们希望你喜欢我们的博客，如果你有任何问题或评论，请随时联系我们roboconkjsce@somaiya.edu。！你也可以看看我们的视频那模型文件和我们的旅程！！