|
FLL競賽機器人搭建的基本要求
泰州技師學(xué)院 周洋 2016/5/23 21:12:02
摘要：在FLL機器人競賽中，基礎(chǔ)小車的搭建是完成任務(wù)的基礎(chǔ)，完成任務(wù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性有很大一部分因素取決于基礎(chǔ)小車的搭建，本文從驅(qū)動輪、從動輪、重心、傳感器、電機等幾個方面來探討基礎(chǔ)小車的搭建問題。
關(guān)鍵詞：FLL、機器人、傳感器、搭建
近十年，機器人競賽越來越普及，種類也非常繁多，這些比賽對促進(jìn)青少年的發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力有著很大的提升作用，與當(dāng)前所倡導(dǎo)的素質(zhì)教育不謀而合。許多大學(xué)目前也開設(shè)了機器人專業(yè)，家長的教育理念也有所更新，機器人教育也符合孩子們的天性，種種原因都使得機器人教育和機器人比賽蓬勃發(fā)展，一片欣欣向榮。其中FLL比賽是較為復(fù)雜，對青少年的能力考驗要求比較高的一項比賽，在該項賽事中，機器人的結(jié)構(gòu)搭建又是完成比賽中各項任務(wù)的基礎(chǔ)，就本人這幾年的參賽經(jīng)驗對基礎(chǔ)的搭建要求進(jìn)行了一下總結(jié)，希望對參賽者有所幫助。
一、 驅(qū)動輪和從動輪的要求
樂高器材中可以用作驅(qū)動輪的輪子很多，有大、有小、有寬、有窄，在比賽中很多參賽隊都各有采用。這些輪子在走直線時是沒有什么誤差的，主要的誤差來自于拐彎，太寬的輪子由于場地不是絕對平整的，在拐彎的時候的中心點就沒法確認(rèn)，導(dǎo)致拐彎的誤差較大，所以應(yīng)選用較窄的輪子誤差較小。直徑大的輪子可以實現(xiàn)較快的速度，但同時慣性較大引起誤差；直徑較小的輪子速度較慢，但誤差較小。輪胎與周圍結(jié)構(gòu)件的距離要空開2毫米以上的距離，防止輪胎與結(jié)構(gòu)件摩擦引起誤差。
從動輪不宜選擇萬向輪，因為萬向輪的在結(jié)構(gòu)上不夠穩(wěn)定，會引起轉(zhuǎn)向的誤差，可以選擇轉(zhuǎn)動靈活的普通輪轂在作為從動輪。通常兩動力輪之間的距離在15~18厘米左右，動力輪與從動輪的前后軸距在14~20厘米左右。
二、車體重心的要求
在垂直方向，為了車體的穩(wěn)定，整機的重心應(yīng)該盡量靠下，在樂高所有的器件中控制器(包括電池)和電機的重量是比較大的，所以這些零件應(yīng)該裝在較低的位置。在水平方向，整機的重心應(yīng)該離驅(qū)動輪較近，離從動輪較遠(yuǎn)，兩者的距離大約為1:2。如果重心離驅(qū)動輪較遠(yuǎn)，那么驅(qū)動輪就有可能會打滑，引起比較大的誤差；如果重心離驅(qū)動輪太近甚至就落在驅(qū)動輪上，那么在行進(jìn)的過程的慣性就會引起車輛的點頭和抬頭，從而引起誤差。
三、 傳感器的使用
樂高提供的傳感器種類很多，但能夠在FLL比賽中發(fā)揮作用的卻很少。光電（顏色）傳感器在比賽中使用頻率較高而且是必不可少一個傳感器，可以用單光電來巡線定位，常用的定位算法是PID算法，但在實際比賽中往往只要用到P算法就可以達(dá)到要求�？梢杂秒p光電來進(jìn)行垂直定位，在車輛的左右水平位置各安裝一個光電傳感器，左側(cè)的傳感器控制左輪，右側(cè)的傳感器控制右輪，左側(cè)的傳感器檢測到黑線左輪就后退，檢測到白色左輪就前進(jìn)，右側(cè)也是一樣，這樣就可以達(dá)到與黑線垂直對齊的目的�？梢杂脝喂怆姽怆娧簿�+光電定位，一個光電傳感器負(fù)責(zé)巡線，另一個光電傳感器負(fù)責(zé)檢測旁邊垂直的黑線，一但檢測到黑線，機器就可以進(jìn)行下一步動作，例如停下來完成任務(wù)等。
角度傳感器也使用得比較多。它是集成在電機內(nèi)部的，用來反饋電機旋轉(zhuǎn)的角度，是非常重要的控制電機的手段。
超聲波傳感器可以用在對精度要求不是很高的任務(wù)上，因為小車前進(jìn)的速度和超聲波本身都會對距離的判斷帶來誤差，使用的距離也應(yīng)該控制在4~12厘米左右，太近或太遠(yuǎn)都會有較大的誤差。
觸碰傳感器可以用在啟動機器和靠墻對齊時使用。可以利用按一下觸碰傳感器來啟動機器或是在比賽過程中再次啟動機器�？繅R就要求在機器的最后面的水平對稱位置安裝兩個觸碰傳感器，一但兩個傳感器同時被按下就說明對齊成功，可以進(jìn)行下一步動作。
至于陀螺儀、聲音傳感器、溫度傳感器在FLL比賽中都不適合使用。
四、 車身形狀的要求
首先整個車體的結(jié)構(gòu)要非常穩(wěn)固和結(jié)實，不能再比賽中有零件松脫的現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固會在行進(jìn)中引起跟距離成正比的誤差。如有零件松脫了，裁判會進(jìn)行判罰。第二，車輛的前后左右最好使用圓弧或倒角的結(jié)構(gòu)，不要使用直角，這樣在車體拐彎的時候可以減少碰到模型或墻壁的概率。第三，車體后面做成一個平面或在左右兩邊做出兩個凸起，用來進(jìn)行靠墻對齊。第四，如果需要安裝導(dǎo)向輪，那導(dǎo)向輪的位置一定要在驅(qū)動輪的前面，不要超過墻壁的高度。第五，車輛的四周要平滑，要留下固定點。這樣就可以方便地安裝和拆除策略物。
五、 控制器和連接線的要求
控制器最好是橫放在車輛上，否則重心不太容易控制。控制器的下載口的空間要預(yù)留出來，否則無法下載程序�？刂破饕奖悴鹦�，這樣可以方便更換電池和充電。連接線要盡量藏到車輛里面去，千萬不能鼓在旁邊，更不能碰到傳動部件，這樣會嚴(yán)重影響任務(wù)的執(zhí)行。（未完，下一頁）
|