直擊2024 ROBOCON大賽 參賽團隊設計的機器人有何獨到之處？
7月14日，全國大學(xué)生機器人大賽ROBOCON決賽在南京理工大學(xué)江陰校區舉辦，本次大賽共有92所院校的133支隊伍參賽，共設置三大賽項。分別為顆粒歸倉、仿生足式機器人挑戰賽以及機器人排球挑戰賽。經(jīng)過(guò)數日的激烈角逐，電子科技大學(xué)LIMITI戰隊在“顆粒歸倉”項目中以550分的總成績(jì)奪得本屆ROBOCON大賽的全國總冠軍，仿生足式機器人挑戰賽以及機器人排球挑戰賽的冠軍分別為北京科技大學(xué)代表隊和大連工業(yè)大學(xué)代表隊。
電子科技大學(xué)LIMITI戰隊（圖片來(lái)源：ROBOCON官方）
賽后，機器人大講堂第一時(shí)間采訪(fǎng)到顆粒歸倉總冠軍電子科技大學(xué)LIMITI戰隊、哈工程戰隊以及仿生足式機器人挑戰賽武漢大學(xué)機器人隊在內的多支優(yōu)秀戰隊，并邀請團隊分享參賽機器人設計理念以及運控協(xié)同算法的核心思路。
▍電子科技大學(xué)LIMITI戰隊R2機器人設計理念與核心技術(shù)分析
電子科技大學(xué)LIMITI戰隊R2機器人主要由底盤(pán)、機械臂和交接機構三大核心單元構成，每個(gè)部分都承載著(zhù)獨特的功能與設計理念。
LIMITI戰隊R2機器人特寫(xiě)（圖片來(lái)源：ROBOCON官方）
底盤(pán)負責R2機器人的整機移動(dòng)任務(wù)，通過(guò)PID運動(dòng)控制及路徑實(shí)時(shí)規劃算法，完成本體能精準地移動(dòng)到各個(gè)目標任務(wù)點(diǎn)；機械臂部分主要負責在任務(wù)點(diǎn)的精準操作，對多關(guān)節機械臂的任務(wù)規劃及運動(dòng)學(xué)逆解實(shí)時(shí)算出機械臂各關(guān)節的運動(dòng)輸出，保證末端執行器合理、及時(shí)且精準地運送到任務(wù)所需位置。
LIMITI戰隊R1機器人與R2機器人高效協(xié)同作戰（圖片來(lái)源：ROBOCON官方）
而交接機構則利用光電門(mén)的中斷信號，來(lái)執行接收動(dòng)作，確保交接過(guò)程的順利進(jìn)行。
R2機器人精準投放籃球（視頻來(lái)源：ROBOCON官方）
值得一提的是LIMITI戰隊在關(guān)節驅動(dòng)單元上，選擇了云深處J60系列關(guān)節，在保證機械臂輕量化的同時(shí)為R2機器人提供了強大的動(dòng)力支持。
▍哈工程戰隊R1機器人創(chuàng )新結構與先進(jìn)算法解析
哈工程戰隊R1機器人分為全項移動(dòng)的舵輪底盤(pán)，夾苗機構和取球發(fā)射機構組成。兩個(gè)上層機構分時(shí)和底盤(pán)配合，相互之間不會(huì )形成干擾。發(fā)射機構采用的是摩擦輪發(fā)射方式，上邊搭載云臺，使用滾筒同步帶吸入球體。這樣的吸球方式能夠最大限度地保證取球路徑的控制冗余量。
哈工程戰隊R1與R2機器人（圖片來(lái)源：ROBOCON官方）
同時(shí)上下單輪設計能夠使球在管道運動(dòng)內有自旋，能夠在球觸地瞬間抵消球的彈力。夾爪采用三軸正交機械臂，采用云深處的J60系列關(guān)節作為偏航角控制模塊。
哈工程戰隊R2機器人特寫(xiě)（圖片來(lái)源：ROBOCON官方）
哈工程戰隊R1機器人特寫(xiě)（圖片來(lái)源：ROBOCON官方）
通過(guò)獲取關(guān)節的力反饋可以判斷是否發(fā)生了卡苗現象，有效地保護了機械結構。同時(shí)底盤(pán)采用了先進(jìn)PID加前饋控制，并且采用了局部路徑規劃算法，保證底盤(pán)能夠準確快速地到達指定位置。
▍武漢大學(xué)機器人隊通過(guò)高性能關(guān)節 實(shí)現四足機器人越障精準控制
ROBOCON大賽中仿生足式機器人挑戰賽也是亮點(diǎn)之一，這個(gè)挑戰賽不僅考核四足機器人的運動(dòng)穩定性、靈活性、環(huán)境適應性、智能性和可靠性，還通過(guò)室內競速賽、室內障礙賽和室外越野賽等多個(gè)賽項來(lái)全面評估參賽機器人的性能。
武漢大學(xué)機器人隊表示，在該隊參賽的四足機器人設計中，關(guān)節的選擇和安裝是關(guān)鍵點(diǎn)之一。該團隊選擇了高扭矩、低轉速的云深處關(guān)節，云深處關(guān)節具有穩定的輸出和較高的效率，非常適合四足機器人的運動(dòng)需求。
八自由度串聯(lián)四足的每條腿上都裝配有兩個(gè)J60系列關(guān)節，分別用于驅動(dòng)膝關(guān)節和髖關(guān)節。這些關(guān)節通過(guò)精密的減速器和傳動(dòng)結構，將關(guān)節的轉動(dòng)轉換為穩定、平滑的腿部運動(dòng)。在關(guān)節高精度編碼器的幫助下，在主控板與關(guān)節之間使用CAN通訊可以實(shí)現對每個(gè)關(guān)節的精確控制。通過(guò)這種方式，能夠實(shí)時(shí)監測并調整每個(gè)關(guān)節的工作狀態(tài)，確保在長(cháng)時(shí)間運行中依然保持高效、穩定，使得四足機器人能夠在復雜環(huán)境下保持平衡并靈活移動(dòng)。
J60系列的高峰值扭矩和能量密度為足式機器人提供了強大的動(dòng)力支持，能夠輕松應對高強度的工作。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，J60關(guān)節的可靠性和穩定性表現突出。即使在長(cháng)時(shí)間高強度負載下，也沒(méi)有出現過(guò)熱和性能下降的情況。云深處提供的調試軟件和開(kāi)發(fā)工具也很方便。軟件支持CAN通訊和串口通訊，提供了CAN通訊協(xié)議以及基于C語(yǔ)言編寫(xiě)的SDK和使用例程。降低了開(kāi)發(fā)難度和成本，讓團隊能夠更專(zhuān)注于機器人的功能實(shí)現和性能優(yōu)化。
▍參賽團隊更加關(guān)注硬件結構的穩定性與可靠性
通過(guò)觀(guān)察不難發(fā)現，以上參賽的三組隊伍當中，同學(xué)們不約而同都選擇了云深處J60系列關(guān)節產(chǎn)品，其中J60-10關(guān)節高達30.50Nm的峰值扭矩和15.49rad/s的峰值轉速，并且峰值扭矩重量比可達56.48Nm/kg，在保證機械臂輕量化的同時(shí)為參賽機器人提供了強大的動(dòng)力支持。
此外，J60系列關(guān)節的通信協(xié)議簡(jiǎn)單清晰，配置起來(lái)非常方便。更重要的是，該款關(guān)節基于CAN通訊協(xié)議，這意味著(zhù)更多的設備可以控制這款關(guān)節，極大增強了機器人的兼容性和靈活性。
不少參賽團隊表示，ROBOCON大賽的很多競賽環(huán)節需要考慮機器人的運動(dòng)精度以及關(guān)節長(cháng)時(shí)間高爆發(fā)下持續輸出的穩定性，避免因過(guò)熱影響機器人比賽輸出。因此穩定性與可靠性是這些參賽隊伍必須考慮的因素。
縱觀(guān)整個(gè)關(guān)節市場(chǎng)，能夠提供峰值扭矩30.50Nm，并且兼顧輕量化、穩定性的產(chǎn)品并不多。云深處J60系列關(guān)節在所有競品當中脫穎而出。更重要的是，該款關(guān)節已在絕影Lite3四足機器人上得到產(chǎn)品級應用及驗證。
對于開(kāi)發(fā)者而言，設計成本也是戰隊需要考量的重點(diǎn)，尤其對于個(gè)體開(kāi)發(fā)者而言，采購成本往往是限制機器人性能的關(guān)鍵因素，在吉印通云深處科技店鋪，J60-10關(guān)節零售價(jià)格為1599元，高校特惠價(jià)僅需899元（截止到8月31日），并且集成減速器、無(wú)框力矩電機、伺服驅動(dòng)器、絕對值編碼器于一體，結構緊湊，集成度高，大幅度節省安裝空間，對于中小開(kāi)發(fā)者團隊非常友好。
▍全國多個(gè)知名戰隊均在使用云深處J60系列關(guān)節
打開(kāi)B站，越來(lái)越多的開(kāi)發(fā)者參與到云深處關(guān)節的討論當中來(lái)，如果仔細瀏覽，我們不難發(fā)現，除電子科技大學(xué)LIMITI戰隊外，哈工大競技機器人戰隊，北交RTS機器人戰隊等多家戰隊同樣采用云深處J60系列關(guān)節，并線(xiàn)上分享了開(kāi)箱視頻。
從整體反饋來(lái)看，各大戰隊均對云深處J60系列關(guān)節予以肯定。在性能表現方面，各大參賽隊伍認為云深處J60系列關(guān)節性能充沛，能夠滿(mǎn)足賽事對于機器人高爆發(fā)和穩定性輸出，這一點(diǎn)不管是單關(guān)節表現或機器人整機表現都十分出色，此外易用性方面，云深處J60系列關(guān)節由于采用一體化關(guān)節設計，整機化程度高，能夠極大縮減了前置工作周期，能專(zhuān)心投入到關(guān)注的整體研究。
此外，在反饋當中，各大參賽隊伍也根據實(shí)際使用情況，針對一些細節上提出了改進(jìn)意見(jiàn)（例如操作引導手冊、交互方式細節等），隨后云深處工程師也會(huì )針對用戶(hù)反饋意見(jiàn)較為集中的問(wèn)題進(jìn)行評估和產(chǎn)品優(yōu)化。
▍結語(yǔ)與未來(lái)：
截至記者發(fā)稿，云深處J60系列關(guān)節上市已三個(gè)月有余，縱觀(guān)J系列關(guān)節來(lái)看，J60系列關(guān)節當仁不讓成為性?xún)r(jià)比王者，在四足機器人與中小型競技類(lèi)機器人當中表現出色。
時(shí)至今日，云深處依然秉承“成熟實(shí)戰后轉化”的思路設計產(chǎn)品，確保終端開(kāi)發(fā)者用到充分實(shí)戰驗證過(guò)后的關(guān)節產(chǎn)品。另?yè)槿耸勘硎?，云深處將在持續更新J系列家族產(chǎn)品線(xiàn)，擴充J關(guān)節家族陣營(yíng)。
