天降之咎

楊鐸等

機(jī)器人是集物理結(jié)構(gòu)、電學(xué)、數(shù)學(xué)計(jì)算學(xué)、通用技術(shù)模型制作工程學(xué)、計(jì)算機(jī)語言編程學(xué)等為一體自動(dòng)控制的典型代表，它既含軟件編程也含硬件開發(fā)，是一個(gè)非常好的培養(yǎng)我們綜合素質(zhì)和解決問題能力的學(xué)習(xí)工具。

一、準(zhǔn)備任務(wù)

我們從《第十四屆甘肅省中小學(xué)機(jī)器人比賽培訓(xùn)文件》中了解了今年的競賽主題——機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽——天降之咎。

在老師的指導(dǎo)下，劉曈和張哲根據(jù)視頻截圖搭建場地，接著我們通過網(wǎng)絡(luò)獲取了有關(guān)天降之咎的相關(guān)素材，觀摩了相關(guān)的視頻資料，為課題的確立和完成任務(wù)研究打好了基礎(chǔ)。

二、分析整合任務(wù)

競賽共有19個(gè)需要完成的任務(wù)，而比賽時(shí)間僅有150秒，這對參賽者來說是一項(xiàng)非常艱巨的挑戰(zhàn)。我們在商議后認(rèn)為，要想在這么短的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，只有盡可能地將任務(wù)整合。

根據(jù)任務(wù)的具體要求，首先要設(shè)計(jì)一個(gè)綜合性功能好的機(jī)器人小車，然后將場地上的任務(wù)按地理方位、完成動(dòng)作進(jìn)行區(qū)域劃分確定機(jī)器人行走路線，并根據(jù)確定的路線，將所有任務(wù)整合為4至5個(gè)大的線路項(xiàng)目，這樣就能簡化機(jī)器人的手動(dòng)操作時(shí)間，提高完成效率。

經(jīng)過實(shí)踐操作以及流程設(shè)計(jì)，我們最后將任務(wù)分為五大線路塊。

1.打樹枝+拉寵物回基地。

2.改變機(jī)器人裝備，將運(yùn)輸車、救護(hù)車推到藍(lán)區(qū)+推倒東面黃色建筑物+將三層建筑物、供給設(shè)備、人物拉回基地+抬高房屋，以利于后面的任務(wù)順利完成。

3.將三層建筑物建成五層建筑物推到粉紅區(qū)+推起安全標(biāo)志+拉回供給設(shè)備（音響、收音機(jī)、燃料）+打掉海嘯。2、3兩項(xiàng)路線任務(wù)綜合性比較強(qiáng)又相互聯(lián)系，之所以這么安排，主要考慮機(jī)器人的行走路線和任務(wù)的具體要求。

4.將寵物、小人、水等供給設(shè)備運(yùn)輸?shù)郊t區(qū)+打飛機(jī)。考慮機(jī)器人的高度、動(dòng)力因素、場地的行走路線，將打飛機(jī)安排在這一階段。

5.最后機(jī)器人通過四輪驅(qū)動(dòng)跨越障礙物到達(dá)紅區(qū)，而不需要再返回基地，從而做到以最簡單的機(jī)器人完成最難的任務(wù)。

三、小車搭建及任務(wù)完成進(jìn)度

根據(jù)小組成員的不同特點(diǎn)，我們決定兩人一組設(shè)計(jì)一個(gè)搭建方案，進(jìn)行測試后再?zèng)Q定最終參賽完成任務(wù)的機(jī)器人小車。

第一輛小車是由張哲、劉曈兩位同學(xué)搭建，在任務(wù)裝備上很不完善，完成任務(wù)準(zhǔn)確率低。

第二輛小車由張哲、姚瓏和楊鐸三位同學(xué)研究設(shè)計(jì)，考慮到需跨越障礙物，他們搭建了一輛履帶式小車，但它的速度太慢，延長了完成任務(wù)規(guī)定的時(shí)間。

總結(jié)前兩輛車各自的優(yōu)缺點(diǎn)后，我們設(shè)計(jì)搭建了一輛齒輪傳動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)車，應(yīng)用齒輪傳動(dòng)整體固定，搭建在小車的前部，經(jīng)測試，其穩(wěn)定性、驅(qū)動(dòng)速度都不錯(cuò)，走直線也可以，但轉(zhuǎn)彎時(shí)會偏離賽道，而且由于裝備不能更換，個(gè)別任務(wù)無法完成。

做第四輛小車時(shí)，我們請教了老師，又觀看了國外有關(guān)機(jī)器人的視頻，對前面三輛車存在的問題探討研究后，又重新設(shè)計(jì)搭建了一輛具有齒輪加鏈條傳動(dòng)的小車。它可以更換裝備，大大提高了完成任務(wù)的效率。

但在編程測試任務(wù)時(shí)，我們又發(fā)現(xiàn)了新問題——轉(zhuǎn)彎處單輪打滑準(zhǔn)確度不高。經(jīng)過反復(fù)測試，我們最終將小車兩邊的驅(qū)動(dòng)單輪改為雙輪，增加了車輪的著地面，使小車在轉(zhuǎn)彎處能穩(wěn)定轉(zhuǎn)向定位，順利完成下面的任務(wù)。這就是我們現(xiàn)在進(jìn)行編程訓(xùn)練的第五個(gè)機(jī)器人。

接下來，姚瓏、楊鐸進(jìn)行任務(wù)編程，張哲、劉曈進(jìn)行場地試車，查找問題。這是一個(gè)單調(diào)枯燥而又困難重重的階段，我們利用一周時(shí)間完成了五個(gè)線路的基本編程測試。為了在參賽中取得優(yōu)異的成績，又在開學(xué)后進(jìn)行集中訓(xùn)練，完善路線任務(wù)的編程測試，讓機(jī)器人的行走路線做到最優(yōu)化，并能根據(jù)實(shí)踐情況作出需求分析、找到問題的解決方案。

四、心得體會

因?yàn)闀r(shí)間和水平等諸多的原因，目前為止，任務(wù)的完成情況仍然不夠理想。雖然失敗總比成功多，但我們在每一次失敗中吸取教訓(xùn)，在成功中收獲了知識和喜悅。正如比賽宣傳中說的那樣：最重要的是有樂趣。

在設(shè)計(jì)制作過程中，我們接觸了物理結(jié)構(gòu)學(xué)、電子控制學(xué)，數(shù)學(xué)計(jì)算學(xué)、通用技術(shù)模型制作工程學(xué)、計(jì)算機(jī)語言編程學(xué)等，技術(shù)素養(yǎng)、動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作意識都得到不同程度的提升！（指導(dǎo)老師：許燕春）