在上學期間,有幸參加了智慧機器人設計競賽,其實就是設計並製作智能小車,智能小車通過程序控制,讓小車在規定的賽道循跡、抓取易拉罐、過蹺蹺板、避障礙等。需要組團比賽,有的人負責小車的製作,有的人負責程序控制,有的負責論文的撰寫等,這樣分工明確,很快就能完成任務,並獲得不錯的比賽名次,當時我就負責程序的控制和調試,今天給大家分享一下經驗和體會。
首先我們了解一下比賽規則:
一、任務
機器人由啟動區啟動,沿賽道逆時針方向將鐵罐運送回啟動區。
賽道如圖1 所示:(圖中標註單位:cm)
圖1
註:示意圖尺寸僅供參考,具體以實物為準。
二、要求
1、基本要求
(1)機器人能夠駛出啟動區域;
(2)從起跑線出發(不得超過起跑線),沿引導線到達第一個蹺蹺板,並且順利通過;
(3)通過第一個蹺蹺板後進入十字循跡區域,正確判斷引導線方向做出正確的動作,並且順利通過第二個蹺蹺板;
(4)通過第二個蹺蹺板後進入障礙區域,通過障礙區並且將機器人停在啟動區域。機器人必須在兩堵障礙牆之間通過且不得與其接觸。停車後機器人車身需完全進入啟動區域。
2、發揮部分
(1)在到達物體標誌線後,將物體順利抓起來;
(2)抓起物體之後,順利將物體運輸到啟動區域;
(3)停車後將物體放置在賽道上且物體不再與機器人接觸。
三、說明
機器人部分:
1、每個參賽隊智能使用一臺按程序運行的機器人,機器人總重量不得超過6Kg(包括電池),尺寸不得超過40cm×40cm×40cm,機器人啟動後不限定尺寸參數;
2、小車在行駛過程中不得與外部有通訊線纜或機械連接(電源線只可使用一條),並且不能有計算機或無線等設備介入小車全部行駛過程的監視或控制,一經發現將立即取消比賽資格並通過大賽組委會通報批評;
3、機器人上必須展示參賽隊編號,在不影響正常比賽的基礎上,機器人可進行個性化的裝飾,以增強其表現力和容易被識別;
4、每臺機器人的控制器、電機、傳感器及其它結構件使用數量不限;
5、機器人上的所有零部件必須是剛性結構,不得與機器人本體分離;
6、機器人所使用的電源(直流穩壓電源、電池均可)空載電壓≤24V;
7、不得使用任何有可能損壞競賽場地的危險元件。
場地部分:
1、機器人比賽場地環境為冷光源、低照度、無磁場幹擾,場地四周有輔助光源,但由於一般賽場環境的不確定因素較多,例如,場地表面可能有紋路和不平整,邊框上有裂縫,光照條件有變化等等。參賽隊在設計機器人時應考慮各種應對措施;
2、比賽場地是240cm×240cm的正方形區域,中間的多邊形區域是鋸掉部分;
3、物體為罐狀,材質為鐵合金,尺寸為D6.5 cm×12,位置如圖所示;
4、機器人的啟動區域為40cm×40cm方形區域;
5、障礙牆為淺色,長寬高約為40cm×5cm×10 cm、25 cm×5 cm×10 cm。
四、細則
1、賽制
(1)比賽前,用抽籤方式確定參賽隊的編號;
(2)比賽進行三輪。每輪比賽,參賽隊均按自己的編號依次上場。每支參賽隊有三次上場機會,每次均記分;
(3)機器人自啟動開始到完成所有動作結束,所使用時間不得超過2分鐘;
(4)三輪比賽結束後,取三輪成績之和作為該隊的競賽成績;
(5)每個參賽隊賽前需提交機器人相關論文,組委會將對論文進行打分,作為該隊的論文成績;
(6)比賽總成績=競賽成績+論文成績。
2、比賽過程
(1)比賽前,各個參賽隊將各自的參賽機器人放置在大賽指定位置;
(2)比賽前裁判員需對參賽機器人進行測量,機器人的尺寸不得超過規定尺寸;
(3)只有2名隊員可以上場,抓緊時間(不超過1分鐘)將電源線固定好(機器人啟動後電源線掉落,本輪比賽結束),完成準備工作後,隊員應向裁判員舉手示意可以開始;
(4)裁判員確定參賽隊員已經示意後,以哨音發出比賽開始的指令。參賽隊員在聽到比賽開始指令(哨聲)後,隊員可以觸碰一個按鈕或給傳感器一個信號去啟動機器人;
(5)在「開始」命令前啟動機器人將被視為「誤啟動」並受到警告或處罰;
(6)機器人一旦啟動,就只能受自帶的控制器中的程序控制。隊員不得接觸機器人,否則該輪比賽成績為0分;
(7)啟動後的機器人不得故意分離出部件或把機械零件掉在場上。偶然脫落的機器人零部件,由裁判員隨時清出場地。為了策略的需要而分離部件是犯規行為;
(8)啟動後的機器人如因速度過快或程序錯誤完全越出場地邊界,本輪比賽結束;
(9)在比賽過程中,參賽隊的機器人出現無法自動恢復的故障、無法繼續行動(例如翻倒後無法繼續行動)、起火或者其它裁判員認為可能有危險的行為的,裁判員有權宣布中止本局比賽;
(10)物體在被抓起過程中掉落在場地外,本輪物體不得再次使用;
(11)比賽過程不允許暫停,除非裁判員認為不停止比賽將會危害現場安全或者造成事故;
(12)每輪比賽時間為2分鐘。比賽時間結束後,裁判員以吹哨形式發出比賽結束指令。參賽隊員在聽到比賽結束指令(哨聲)後馬上停止機器人;
(13)裁判員吹響終場哨音後,參賽隊員除應立即關斷機器人的電源外,不得與場上的機器人或任何物品接觸;
(14)裁判員記錄場上狀態,填寫記分表;
(15)確認得分無誤後,參賽隊員應在記分表上簽字,並立即將自己的機器人搬離場地放回準備區;
(16)裁判員或志願者將場地恢復到啟動前狀態。
當決定要參加這個比賽時候,就開始尋找小夥伴組團參賽了,對機械感興趣的負責整輛小車的架構製作,我也著手網上採購元器件,我的程序是使用51單片機控制的,當然也有用PLC控制的,主要看你擅長哪一塊。然後買了些用於避障礙和循跡的光電傳感器,用於控制機械手的舵機,小電機和由於驅動電機的L298晶片,用於供電的穩壓小電源等等其它器件,於是就開始組裝了,以下就是採購的器件。
接下來我們就合作組裝整車了,以下是我們組裝的車型。
最後我們拿到的比賽二等獎,也算是我們團隊努力的成果,下面是我們部分隊員的體會和總結:
備戰機器人比賽,我們從秋天走到了冬天。從最初的「一無所有」到一隻生龍活虎的螃蟹戰神,從最初的懊惱擔憂急躁到最後自信地走上賽場,我們備賽的生活豐富而又有意義。
隊長樂觀幽默又勤奮踏實,總是默默地寫程序、調試、修改。遇到困難時,我們著急、煩躁、灰心、不耐煩,隊長總是用他那句帶著方言口音、淡定而幽默的「那不著急」來安撫我們的心情。調試時,隊長用手牽著車,眼睛裡那種期待的眼神讓我們十分動容,我們覺得,在隊長眼裡那輛車已經不僅僅是一輛車了,而是他的「兒子」,隊長時刻牽掛著它,關注著它的變化和「成長」。隊友則是一個情緒豐富的人,她的情緒會隨著小車情況的變化而變化,小車出故障時她會著急得滿臉通紅,小車運行順利時她會高興地歡呼,蹦蹦跳跳。她的著急讓我們嚴肅,她的歡樂給我們帶來輕鬆的氣息,讓調車不再是一件枯燥的事。
在整個編寫程序、調試過程中我們就像走進了百科全書館,面對各種問題我們就像是個「無知」的白丁。我們一邊翻書上網查資料,一邊用此來解決問題。對好多曾經學過的內容有了新奇的發現,「原來是這麼回事?!」,這是我們每個人心裡都有的隱隱約約的感覺。比賽時雖然很意外地沒有完成第三圈,我們很遺憾很懊惱,但是那些曾經一起調車,一起裝飾車的幾個月真的是一段艱難但卻很豐富的時光。