中国智能机器人格斗大赛（Intelligent Robot Fighting Competition，简称IRFC）是在机器人武术擂台赛的基础上发展而来，从2008年开始举办，已有十多的历史，为莘莘学子提供了工程实践、创新和展示的平台。2017年，智能机器人格斗大赛(IRFC)正式纳入世界机器人大赛体系，具有较大的行业和社会影响力。每年举办一次，如今已经有包括清华北大在内的上千个队伍都已经加入其中。

好了话不多说，下面介绍一下笔者当年的比赛规则，参考《中国智能机器人格斗及竞技大赛》官网：robo-maker.org/about/guize/。这是最新的比赛规则，规则每年都有变动，本文讨论的比赛规则是比赛当年整理的，可能已经不是最新的了。

也可以参考关于2018年华北五省的这篇文章：机器人武术擂台—无差别组

武术擂台机器人分类

先认识一下什么是武术擂台机器人，其实武术擂台机器人分为很多种，这里简单介绍三种:轮式自主格斗-统一部件、轮式自主格斗-开放部件，以及仿人自主格斗
轮式自主格斗-同一部件
轮式自主格斗-同一部件的机器人要求必须外观必须使用非金属材料，不能是黑色外观，而且通常指定使用博创尚和的STM32主控、电机驱动和电机。这比赛的机器人形态主要有两种，第一种就是像下面这种的，使用博创尚和的创意之星套件拼接而成，看起来比较简陋，就像乐高玩具车一样。所以，这种机器人在赛场上往往被打的最惨。

还有一种就是像下面那样的，主要区别就是机身使用3D打印结构，设计更加合理，看起来也更加美观，攻击性也更高一些。

轮式自主格斗-开放部件组

这种机器人对应了开放部件组，有的比赛也称之为非标准组或者无差别组，上面那篇关于华北五省的就是属于武术擂台开放部件的。他的特点就是比赛规则和标准格斗的大体一致，都是轮式带铲子的车型结构，不同点就是机器人的机身材料可以是钢、铁、铝等金属，而且主控、驱动和电机不受限制。这种机器人往往具有更强破坏性，当然格斗场面也更刺激。赛场上打出火花、自燃的也是这种机器。
轮式自主格斗的机器人机身长宽都不能超过300*300，重量不超过4KG。重量、尺寸允许误差范围 5%，以比赛现场测量为准。

仿人自主格斗

这种机器人的特点就是有四个带轮子的底盘，上面是仿人的上半身，一个简陋的头和有两个用于格斗的舵机机械臂。用到的部件有点和轮式自主格斗-统一部件的类似，统一的主控、电机和电机驱动。

这玩意相比于上面两种机器人的明显缺点就是长得太高了，容易翻跟头，格斗双方也是利用这一特点试图把对方推倒。

轮式比赛场地

比赛场地大小为长、宽分别为是 2400 mm，高 60mm 的正方形矮台，台上表面即为擂台场地。场地中央有一个正方形红色区域，区域中心是一个白色“武”字。底色从外侧四角到中心分别为纯黑到纯白渐变的灰度。出发区用正蓝色和正黄色颜色涂敷，尺寸为500mm*400mm。场地地面为黑色，擂台四周有宽为200mm 的黑色色带。场地四周700mm 处有高 500mm 的方形黑色围栏。场地的材质为木质，场地表面最大承重能力 50kg，场地表面的材料为亚光 PVC 膜。

轮式比赛形式

比赛开始前，参赛队员将机器摆在出发区等待出发，准备好后向裁判举手示意，裁判吹哨后比赛开始。裁判吹哨前，机器人必须处于静止状态，连续三次违规提前运动，取消当场比赛资格。裁判吹哨后，参赛队员必须用非接触的方式启动机器人，不能再接触机器人，接触一次给对方加 1 分，然后重新重启出发。机器人须从擂台下出发区启动，任意地方上擂台（无斜坡），一方登台后，另一方 10 秒还未完成登台，给在台上的一方加 1 分，继续读秒。机器人掉落台下后，须在 10 秒内从擂台四周任意位置自主登上擂台继续比赛，参赛队员不能接触机器人，如在裁判口头 10 秒倒计时后仍未能登台，对方得 1分，随后以每 10 秒得 1 分给对方加分，直至机器人登上擂台。被打下擂台后，在上台的过程中，以 10 秒为单位给对方加 1 分。

在比赛进行过程中，参赛双方都可以重启机器人，重启前必须举手向裁判示意，裁判同意后才可以拿着机器回出发区重启出发。重启一次给对方加 3 分，重启次数不限制。重启后读秒罚分和比赛刚开始后一样。双方都在擂台上，一方掉下擂台，在擂台上的一方得 1 分，双方先后掉下擂台，都不得分。只有一方在擂台上，以 10 秒为单位给在台上的一方加 1 分，出现在台上的一方掉台的情况时另一方也不得分。双方都掉下擂台超过 10 秒后，经裁判示意，双方可以从各自的出发区域重新出发，继续比赛。

未经裁判允许触碰机器人扣 1 分，故意踏进围栏扣 1 分。
参赛队长可以向裁判员宣布本队弃权，弃权后，对方 5：0 获胜。
在比赛过程中，裁判有权要求消极比赛的机器人重新启动并给对方加 1 分。

比赛规则形式说了这么多，总之就是下面一张图。

以上是轮式自主格斗等比赛规则，详细可去B站观看比赛场面合集视频：格斗机器人自制组（中国智能机器人大赛）

机器人武术擂台赛的比赛规则算是比较公平的，参赛对象可以是985、211的院校，也可以是职业技术类的高职高专类院校，只要是国家教育部承认的高等院校都可以在同一赛场一绝高低。

/*下面从电路结构和程序，3个方面浅谈一下设计一台武术擂台机器人需要注意的地方。以轮式自主格斗统一部件组的机器人为例。*/

2.元器件和电路

参赛队伍采用统一标准的控制器、动力模块、传感器、供电模块等。
a、控制器只可选用 Multiflex-AVR、LUBY、Multiflex-AI 控制器；
b、动力模块方面，可选用 BDMC 系列驱动器及配套电机、cds5516 系列舵机及配套舵盘；
c、传感器选用三线制传感器，选用的摄像头只能进行图像采集传输，不得使用具有独立处理功能的摄像
模块（如 OpenmV 模块等）；//这部分是2022年的要求，已经改成摄像头了，在2020年以前都是用数字量或者模拟量的传感器的。
d、供电模块选用 7.4V、14.8V、22.2V 锂电池。

2.1.主控器

这里仅介绍一下用到比较多的LUBY控制器。这玩意长得像掌上游戏机一样。

luby控制器集成数字量接口、模拟量接口、数字舵机接口、RS232接口，TTL电平IO输出接口，具有丰富的扩展能力。Luby控制器具有反接保护、过流保护功能，支持串口及U盘下载程序，可储存多个用户程序并通过面板按钮进行选择和运行，并支持蓝牙点对点无线数据传输和ZigBee无线组网通信。
主控是基于stm32f103，官方提供了封装好的函数库，用的时候直接调用就行。

2.2.动力套件

2.2.1电机

开放部件组的电机可以有很多种，直流有刷或者无刷电机都行。但是统一部件组的电机都是统一的直流有刷电机，冯哈勃Faulhaber 2342 电机，这电机光名字听起来就很高大上，单价1200一个。电机主要由3个部分组成，行星减速箱、电机主体和编码器组成。

下面是该系列电机的参数，选用24V的。

对于开放部件组的，电机型号就不受限制了，可以选用价格便宜10倍而且动力强大的无刷电机。

2.2.2.舵机

舵机也是用指定的cds5516 系列舵机。性能参数如下。

2.3.传感器

不管是统一部件还是开放部件组，或者是仿人格斗，传感器都是有要求的。所用的传感器可以分为三类，数字量 I/O传感器、模拟量 A/D传感器和其他传感器。这里主要讨论前两种，其他传感器主要是指超声波模块、陀螺仪、倾角传感器这些。

2.3.1.数字量 I/O传感器

SIG/VCC/GND三线制接口，TTL电平，可以连接到控制器的数字量输入通道。

在这些数字量传感器中，我们只需用到第一个就行，红外接近开关。

优点：有效检測距离长，通过调节固定的角度能够在机器人没有达到擂台边缘前。提前检測到擂台边缘。

缺点：体积大，怕反光，怕黑色，假设对手是黑色或者反光，非常容易误推断擂台边缘，造成不攻自破的结果。

数字量传感器仅仅能返回0、1两个状态，到达或者没到达，判定标准通过电位器调节。单片机仅仅需读取IO状态就可以，程序编写简单。

2.3.2.模拟量 A/D传感器

SIG/VCC/GND三线制接口，可以连接到控制器的模拟量输入通道

这些传感器中主要用到两种传感器，红外测距传感器和灰度传感器。红外测距传感器这玩意长得像两颗眼睛一样，圆溜溜的。

推荐采用夏普的psd红外测距传感器，优点颜色对测距基本无影响其二返回信号是可变的电压值，不同距离对应不同的电压值。

下面这个是灰度传感器，用于擂台检测的。灰度传感器优缺点如下。

优点：体积小，能够通过推断擂台的颜色得出机器人距离擂台边缘的距离，固定在机器人底部。碰到反光对手不会误判擂台边缘

缺点：有效检測距离比較短

灰度传感器的明显缺点就是不适合长距离探测，所以一般都用来放到车底下做灰度值采集。

2.4.电机驱动电路的设计

统一部件组基本上不需要自行设计电路，直接把传感器接到控制器的对应接口就行。但对于开放部件组而言，电路部分尤为重要，特别是电机驱动电路的设计上。
用到的电机驱动基本上就是典型的“H”驱动电路，下面是局部参考电路，具体的工作原理网上也有相关的。电机供电和主控供电分开，这是常识。而且MOS管的选型一定要根据电机参数来，耐压值、通过电流尽可能大一些，不然赛场上“啪”的一声，驱动炸板子也是常有的事情。

3.结构设计

3.1.上台装置

上台装置为一个弧形板，安装在机器人的尾部与下底板相连，这个板与底板成一定角度。
这种上台装置只需要机器人后端朝着擂台，提供一定的速度即可冲上擂台，不需要其他额外其他的动力装置和机械装置。

3.2.铲子结构

铲子要充分贴地，最好是设计成固定铲，限制铲臂的活动，防止被“掀裙底”。

3.3.灰度传感器布局

灰度传感器用于安装在机器底部，感知擂台的灰度值。灰度传感器最好是布局在底部的四个角落位置。如下图所示。

3.4.光电传感器和红外测距传感器布局

光电传感器的作用是和灰度传感器一起判断擂台边缘，光电传感器通常要倾斜向下安装，用于照射擂台。机器人行驶到擂台边缘时，光电传感器照射到了擂台下面，光电传感器发出一定距离的光没有被反射回来，这时会给主控发送一个电平信号，仿佛告诉机器人主控：前方危险！探测到擂台边缘，再往前走就可能掉下去了。

红外测距传感器用于探测对手，当检测到对手或者障碍物时，机器就会启动攻击程序，把铲子朝向对手撞过去。红外测距传感器要水平安装在机器的四个面，前面和后面可以各加两个增加探测区域。

3.5.整体布局

同一部件和开放部件的机器人主要区别就是结构和外观，统一部件组的机器外观建议使用3D打印。
在结构设计上，应该要关注以下3点：
1.首要一点就是底盘尽可能的低，这样能把重心降低，使机器移动时更加稳定。
2.为了方便走线，电机驱动可以藏在机器肚子里，但是主控器要放到最上面，也方便操作。
3.要用两个电池，一个7.4V的2S锂电池专门给主控器供电，一个是22.2V的6S锂电池专门给电机供电，这样能起到电源隔离的作用。如果只用一个电池，机器上台或者攻击格斗时，电机会输出较大功率，会把电池电压拉低，会引起主控供电不足。而且电池要用电池仓保护着，电池这玩意在打斗的时候有可能会被对手磕碰到，电池断电都好说，打斗场面电池起火就刺激了。
4.开关的安装位置要合理，开关不要藏在机器肚子里，这样用手不好操作。也不要放到容易被磕碰到的位置，以免意外碰到开关导致机器关机。

4.程序设计

4.1.程序框架流程图

软启动：通过左右两侧的红外光电传感器来实现。
登台：通过倒退车尾以最大速度冲上擂台。
擂台漫游：顶部的4个红外光电传感器检测边缘。
擂台上敌人：四周的红外光电和红外测距来检测敌人。
擂台下：四周的红外光电和红外测距连检测。
卡在擂台边缘：通过倾角传感器来检测是否发生倾斜。

4.2.上台程序

根据比赛规则，比赛开始后，要以非接触的方式让机器启动上台程序。我们可以把机器的一个光电传感器作为上台程序的启动开关，机器电源开关打开后，各个传感器开始工作了，此时机器静止不动，当我们用手遮挡一下（不要碰到机器）光电传感器的光线，光电传感器给主控发送一个电平变换的信号，此时主控就会给电机输出最大PWM数值，机器就以最大数值冲上擂台。机器人冲上擂台后，开始向右拐弯围绕擂台转圈。
上台程序代码如下：


void Go_up()  //上台程序函数，这个函数在定时器中断内执行。
{
	move(-6800,-7500); //左电机反转速度6800，右电机反转7500。
	                   //车是在出发区倒退冲上去的，而出发区左边就是擂台边缘，所以上台的时要让车向右偏一些，防止冲下擂台                     
	timercount=130;  //上台动作延续的时间
	while(timercount)UP_delay_us(1);
	move(-3500,-5000);  //冲上台后立即开始掉头，不能总是倒退走路
	timercount=40;
	while(timercount)UP_delay_us(1);
	move(1500,1500);  //直行
	tb=0;
	taixia=0;		//在上台的过程中可能会触发台下识别程序认为在台下，所以在执行完上台程序后taixia清零
	Tubian=0;
	QingJiaoFlag=0;
}

4.3.机器人巡台程序

机器上到擂台后，开始巡台，就是在擂台上转圈圈，寻找对手。根据不同的灰度区间，我们将武术擂台分成 3 个圆形轨道：

A、track1,中心武字：一旦进入红色区域，灰度将不再遵循渐变规律，而白色武字为武术擂台
上灰度最大的区域。
B、track2,灰度渐变：灰度越小，越靠近擂台边缘，越容易掉落擂台；
C、track3,四个角落：由于角落的颜色已经接近纯黑，灰度差异非常小，一旦陷入此区域，机器人将很难判定自己的方向。
实际上这是加大位置参数的颗粒度，这样的好处是能很好地降低灰度的误差。实际上我想分成多少个轨道都可以，但是我们的实践发现，三个轨道的分法是最完美的。在第三个轨道外的区域将被视为危险区域，机器人一旦陷入其中就必须想尽一切方法抽离。

那么每个灰度区间的两边的灰度值要怎么确定呢？需要每个轨道都去测量一遍吗？当然不需要，只需要测量一下TRACK_3 外圈处的灰度值 Gray_Black 和 TRACK_1白色与红色交界处的灰度值 Gray_White，然后将[Gray_Black, Gray_White]区间分成 3 段就可以了。

Gray_Black 值的大小完全取决于擂台的测量位置，所以，危险区域的大小可以自行决定。如果你想要采用保守点的战术，就让危险的区域变大些。我们的机器人有四个灰度传感器，我们可以先确定四个灰度传感器分别处于哪个轨道，再将各种可能出现的情况进行编码，确定机器人的轨道信息。

根据灰度传感器采集的结果控制巡台速度，擂台中间时灰度传感器采集结果数值最大，此时速度可以设置为巡台允许最大速度。在靠近擂台边上时，灰度传感器结果减小，巡台速度将逐渐降低。

机器人在台上巡台，当四个方位的红外测距传感器判断到敌人时，触发定时器中断程序，机器人发起攻击。
部分代码如下：

/***********************敌人判断**************************************/		

/***********************↓前方判断↓**************************************/	
if(AD6>NEAR_ENEMY||AD7>NEAR_ENEMY||AD8>NEAR_ENEMY)
{
	Fenemy=1;
}
else//三个传感器都未检测到有物体
{
	Gongji=0;
	Fenemy=0;
}
if(Fenemy==1)
{
	Fenemy_Time++;
}
else
	Fenemy_Time=0;


if((AD0>3650||Hui1[19]==BLACK)&&(AD1>3600||Hui2[19]==BLACK)&&AD2>3700&&AD3>3700&&Fenemy_Time>150)//攻击持续1.5S后灰度全白
{
	taixia=1;
}
/***********************↑前方判断↑**************************************/	

/***********************↓右方判断↓**************************************/	
if(AD9>900||AD21==0)//右侧光电检测到时
{
	Renemy=1;//*****************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************
}
else
{
	Renemy=0;
}
/***********************↑右方判断↑**************************************/	

/***********************↓后方判断↓**************************************/	
if(AD10>900||AD11>900)
{
	Benemy=1;
}
else
{
	Benemy=0;
}
/***********************↑后方判断↑**************************************/	

/***********************↓左方判断↓**************************************/	
if(AD12>900||AD20==0)//左侧光电检测到时
{
	Lenemy=1;//*****************************************************************************************************************************************************************************************************************************************************
}
else
{
	Lenemy=0;
}
/***********************↑左方判断↑**************************************/	
if(Fenemy==0&&Renemy==0&&Benemy==0&&Lenemy==0)//无敌人判断
{
	Nenemy=1;
}
else
{
	Nenemy=0;
}

4.4.掉台后重登擂台

机器人被对手推下擂台后，要自主识别到擂台然后重新登上擂台。擂台下不同擂台上，擂台下的区域都是全黑的，不是擂台上那种由黑渐渐变白。利用这一点，我们可以通过判断四个灰度传感器的数值都是全黑对应的数值，而且都相差很小，就可以知道机器人处于台下，需要重新回到擂台上。这时我们不管机器人车头朝向哪边，让机器直接向前移动，直到铲子撞到围栏，机器人尾部自然朝向擂台，这时就可以执行上台程序了。
部分代码如下：

void Re_go_up()  //掉台后重登擂台函数
{	
	move(2800,2800);//左右两边两个电机的速度都设置2800，
	timercount=100;
	while(timercount){UP_delay_us(1);}
	move(3200,3200);
	timercount=50;
	while(timercount&&(my_abs(AD10,AD11)>100)){UP_delay_us(1);}	//修正，让尾部尽量与擂台保持平行
	move(0,0);
	timercount=25;
	while(timercount)UP_delay_us(1);
	move(-6800,-7500);  //跟第一个上台程序一样，开始冲上擂台
	timercount=130;
	while(timercount)UP_delay_us(1);
	move(-1500,1500);
	tb=0;
	taixia=0;
	Tubian=0;
	QingJiaoFlag=0;
}