⚔️ 步兵机器人

RoboMaster 比赛中的主力进攻单位，
高机动性 + 精准射击 = 战场尖刀

项目定位

步兵机器人是 RoboMaster 比赛中最重要的兵种之一，需要在复杂战场环境中快速机动、精准射击。我们团队的步兵机器人经过两个赛季的打磨，已经形成了成熟的技术方案。

整体设计

设计理念

机动性优先：快速移动，灵活躲避
稳定射击：云台独立于底盘运动
模块化：便于维护和升级

技术参数

指标	数值
最高速度	4 m/s
云台响应时间	<80 ms
装甲识别距离	1-10米
电池续航	8分钟全功率
重量	15 kg

底盘系统

麦克纳姆轮全向移动

采用4个麦克纳姆轮实现全向移动能力：

前后平移
左右平移
原地旋转
斜向移动

运动控制算法

// 麦克纳姆轮运动解算
void mecanum_calc(float vx, float vy, float wz) {
    // vx: 前后速度, vy: 左右速度, wz: 旋转角速度
    v1 = vx - vy - wz * L;
    v2 = vx + vy - wz * L;
    v3 = vx - vy + wz * L;
    v4 = vx + vy + wz * L;
}

底盘功率控制

比赛规则限制功率上限，需要实时监控并限制：

if (total_power > power_limit) {
    // 按比例降低各电机功率
    scale = power_limit / total_power;
    for (motor in motors) {
        motor.power *= scale;
    }
}

云台系统

双轴云台

Pitch轴：控制俯仰（-20° ~ +30°）
Yaw轴：控制水平旋转（360°连续）

云台与底盘分离控制

采用经典的”底盘跟随云台”模式：

云台指向目标（快速响应）
底盘缓慢跟随对齐
避免频繁转向影响射击

IMU姿态解算

使用 MPU6050 陀螺仪：

四元数姿态表示
卡尔曼滤波降噪
100Hz 更新频率

视觉系统

硬件配置

工业相机：大恒 MER-131-210U3C
计算平台：Intel NUC i7
镜头：6mm 定焦镜头

视觉算法

颜色分割：快速筛选红/蓝色区域
轮廓检测：寻找灯条特征
装甲板匹配：配对灯条形成装甲板
PnP求解：计算3D位置

优化策略

多线程并行处理（检测 + 追踪）
ROI区域限制（减少计算量）
预测+检测结合（提高稳定性）

发射机构

摩擦轮系统

双摩擦轮对称布局
3508电机驱动
闭环速度控制（PID）

拨弹机构

2006电机 + 拨弹盘
单发/连发模式切换
卡弹检测与清除

弹道补偿

考虑：

重力下坠
目标移动预测
弹丸初速波动

能量管理

电源架构

主电池 (24V)
  ├── 底盘电机 (24V)
  ├── 云台电机 (24V)
  ├── 摩擦轮电机 (24V)
  ├── DC-DC (12V) → NUC
  ├── DC-DC (5V) → 单片机
  └── DC-DC (5V) → 传感器

功率分配策略

优先级：视觉 > 云台 > 发射 > 底盘

if (power_remaining < threshold) {
    if (power_remaining < critical) {
        // 紧急模式：只保留核心功能
        chassis.power_limit = min_power;
        gimbal.enable();
    } else {
        // 节能模式：限制底盘功率
        chassis.power_limit = reduced_power;
    }
}