【竞赛总结】第七届工程训练大赛智能搬运赛项心得
22/9/25更新
最近发现这篇博客被越来越多人收藏，我受宠若惊。为了给大家提供更准确的参考，我在今晚修改了之前的全文内容，并删掉一些没用的废话。
22/4/15更新
发现这篇文章被很多人看到了，潦草地追更一下国赛的体会。
1. 前言
第七届工程训练大赛省赛落下帷幕已过半月，侥幸取得第二的成绩，等待九月份的国赛。
本人是机械工程专业，从零开始自学，学习路线大概是：C语言 - 二维/三维建模 - 51 - stm32 - Python - OpenMV - 控制。
在开始准备这个比赛前，参与了各类竞赛来练手，例如编程——程序设计竞赛，建模——机械创新竞赛，单片机——电赛，各位也可以参加下。
因为，工训赛物流赛项是一个非常综合的竞赛，如果你的小队只有你自己，就需要丰富的技术栈，初期可以学的不深，但要对各方面都略懂，知道如何查找资料。
2. 省赛总结
从校赛到省赛，可谓是起起落落起起，深刻体会到实力并不占据比赛的全部，运气也很重要。
校赛在寒假过后就开始比了，三分钟跑了一圈完成所有任务后回库，拿了个第一名。由于第六届的比赛只有一小部分参赛队能够完成任务，且三分钟完成一圈凤毛麟角，于是校赛后就没有再进行优化。直到临近比赛的前半个月，陆陆续续有各此赛项的比赛视频上传，忽然发现这个赛项开始卷起来了。
2.1 选材
- 主控：stm32f1作为核心主控，arduino328用来控制机械臂，
- 机械臂：采用五自由度悬臂梁式机械臂，舵机。
- 视觉：OpenMV4
- 底盘：麦轮底盘，JY61陀螺仪，直流减速电机，tb6612驱动
2.2 视觉
由于主办方的失误，导致场地内二维码印刷模糊，几乎所有以OpenMV开发视觉的队伍无法识别二维码，我花费了所有调试时间来修复二维码识别，仍无可奈何。
为了追求更少的用时，在颜色识别时我采用一次识别六个物料的策略，这样从比赛开始到物料识别完成只需要不到7秒的时间，但这对环境和定位的要求很高。
虽然靶环对准非常的好用（并不），然而受到时间的约束，被迫删掉这一功能。
OpenMV由于限制太多，其实并不好用。我更推荐使用OpenCV来开发视觉。
关于 OpenMV 的快速上手，可以看我之前写过的博客。
2.3 底盘
车体机械部分是最大的败笔，结构一塌糊涂：近5kg的负重导致下层亚克力板变形，机械臂重心过高过前极大地影响车身行进过程中的姿态，冗余的上层板限制了机械臂的活动范围，大量的连接部分皆用哥俩好固定，以上各位要避坑。
底盘控制部分为PD闭环融合单轴陀螺仪实现速度闭环，位置开环，没有用到寻迹，定位的误差大概在1cm左右。
因为识别与抓取需要更精准的定位，所以用了5个红外传感器找黑线（第二处决策失误，个人感觉用多路灰度传感器更好）。
2.4 机械臂
对于机械臂结构，不再推荐使用传统多自由度悬臂梁式机械臂。例如线传动式机械臂，并联机械臂，三自由度悬臂梁等等，发挥的都要比传统的六自由度悬臂梁机械臂要更精准与稳定。各个小车的底盘结构也非常精致与顺滑，看得我是越来越自闭、越来越羡慕。也很羡慕人家的四人小队，各司其职，而我只能单打独斗。这也是为什么我在对自己车体的机械结构不满后没有重做的原因，没钱没人手更没时间。
迫于那么多优秀队伍的压力，在省赛前几天内完成了三分钟两圈＋码垛的程序。
在这其中深刻体会到的是：机械结构比电控更重要
因为机械结构层出不穷的问题，不得不用电控方面来补偿，浪费了大量的时间与精力。
如果使用多自由度悬臂梁结构，对速度的要求可以放弃了。在省赛初赛调试时由于关节转速过快、臂身承重过高，导致舵机齿轮损坏。
在学校能做到三分钟跑完两圈+码垛，到了现场只能出个库，很无语。
第二天初赛，主办方把二维码重新打印了。可机械臂舵机损坏，没办法完成后续的动作。
幸运的是全靠对手衬托，侥幸过了初赛。到了决赛，换上了老师连夜回学校找到的舵机。
3. 比赛流程
初赛的时候没有复杂的流程，在场地内安心调试就好。
在初赛，有好多弃赛的、扫不了码的、车坏的队伍，在出发前往比赛前一定要仔细检查物流车是否有损坏，并带好易损坏模块的备用件。
决赛的流程是这样的：
- 下午一点半公布新物料和场地图。新物料只有半截大拇指大小，幸运的是赛前已经考虑到所有情况，所以并无大碍。
- 前往加工中心设计新的抓取末端
- 下午三点，主办方收回加工好的抓取末端，我们回去取车，带着车前往教室拆装爪子。
- 下午四点，前往新场地开始调试，直到晚上九点。
- 下午五点，主办方开始循环发送任务码供我们调试。连到公共局域网后，TCP和UDP都可以使用，我采用的是TCP协议，WIFI模块使用正点原子的ATK-ESP8266。
场地设置和规则一样随机，精加工区、半成品区色环皆为随机，不过没想到场地内有两个桥，且在整个调试时间内，条形码主办方没给贴。
从五点开始，到九点共四个小时，一个场地七八个队伍，我能在场地跑的时间只有一个小时，别的队伍也一样。所以推荐事先封装好所有的代码，不要让你的代码太杂乱无章。
因为时间紧迫，并没有和同场的队伍交流路径，导致决赛撞车了。
最后跑了大概两百分吧。
4.国赛总结
在国赛前的视频赛阶段，这才看到了很多大佬的物流车，发现我们当前的技术实力确实不行。
此时，已经是八月份了，我和我的队员都在紧张的考研。
秉持着对竞赛的热爱以及对国赛取得成就的追求，我们从图书馆重新回到实验室，推翻了现有的物流车版本，从机械到程序全部重做，终于在半个月后赶工了出来，又调试了半个月的程序。
说一下相较之前更新了什么吧：
- 舵机改用串口舵机，从之前的五自由度悬臂梁式改为了四自由度，独立出放物料的托盘，改进后，单次抓取一个物料到放入车内仅需要2秒。
- 传感器改用四个七路灰度传感器，定位更精确了。
- 花了很多心思在美观设计上，感觉还不错。
- 采用双主控stm32f1，加入闭环控制。
- 重新写了定位的逻辑。
- 整车碳纤维
最后跑完两圈回库的用时是2分40秒，并且能准确的码垛。
然而，随着调试次数的增多，舵机的磨损加剧，导致误差越来越大，然而我们已经消耗了太多的精力在比赛上，无力再去换舵机。这就导致了在正式比赛时舵机的转角误差达到了5度左右。
最后，我们初赛的成绩还不错，进了决赛，但是决赛中wifi没有接收到，分数很低，拿了个银奖。
不过这时候我们的心思全在考研上，结果已经不重要了。
现在考研已经结束了，对于工训赛，我整整准备了一年，作为一个纯机械的学生来说，一切的东西对我来说都是崭新的，几乎是边学边做，最后的结果对我来说也是很满意的。现在回顾一下这个比赛，我认为有几个比较重要的地方在这里交流一下：
- 想要取得好成绩，就要舍得砸钱。几乎你的成绩如何，70%取决于钱砸的多少，有钱的可以去了解一下全场定位模块，第一自由度的舵机也一定要用最好的。我们车的成本大概在6k左右，有很多车的成本是1w以上的。
- 零基础小白也适合参与这个赛项，对全栈能力是一个很好的提升方法。
- 这个比赛的技术更新换代很快，两年前的经验基本上没用了。
- 程序最好完全由一个人来写，这个人也要在队伍中有一定的话语权。
- 机械结构很重要，队伍里最好要有个创新能力强的人。
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