WER機器人及應(yīng)用技巧

李昊

山東省淄博第四中學(xué)2015級08班

WER機器人及應(yīng)用技巧

李昊

山東省淄博第四中學(xué)2015級08班

“世界教育機器人大賽·WER工程創(chuàng)新賽”是一個針對全球中小學(xué)生的一項機器人比賽項目，這個比賽是要求選手自己設(shè)計機器人并且進行編程去完成任務(wù)，本項目的機器人可以是多種多樣的，但大部分都是以雙輪驅(qū)動的五灰度、七灰度小車，而且這項比賽每一年都會有一個不同的主題，又會有相應(yīng)的任務(wù)，今年的主題是“工業(yè)時代”，雖然說每年的主題不同，但是只要掌握了基本要領(lǐng)，完成起來還是相對容易的。

在我看來，這個比賽的創(chuàng)新點在于它不像是其他的機器人比賽有規(guī)定樣式的機器人，選手們可以自由搭建。WER機器人場地分為兩層，為白底黑線，一共兩輪比賽，每輪比賽有三分鐘的時間，并且不同的任務(wù)又有不同的分值，所以在大量的任務(wù)面前，有恰當(dāng)?shù)牟呗允鞘种匾摹?/p>

通過不斷地練習(xí)，我也總結(jié)出了許多解決問題的方法與技巧，下面我從不同的方面進行介紹。

1.搭建

WER機器人的零部件類似于樂高積木，所以搭建起來十分容易，并且易于拆裝。但搭建的關(guān)鍵是要適應(yīng)每一個任務(wù)的要求，通過平時的不斷訓(xùn)練也會不斷總結(jié)出更適宜每一個任務(wù)的搭建方式，但在搭建時也有許多細(xì)節(jié)需要考慮，比如底盤太低可能在不平整的場地上減緩速度或影響轉(zhuǎn)彎。某些結(jié)構(gòu)看似完美，但可能會阻礙舵機的轉(zhuǎn)動，后果嚴(yán)重還可能損壞舵機。繞線要選擇合適的方位，不然可能會阻礙運動或占用大量空間影響搭建。搭建時不要只注意解決當(dāng)下的問題，而求得了質(zhì)量卻失掉了速度，要注意任務(wù)完成的效率，就應(yīng)該盡可能的將多個任務(wù)的部件結(jié)合在一起，保證各部件相互協(xié)調(diào)，互不影響，一次出發(fā)完成多項任務(wù)，做到這一點，才能得到更高的分?jǐn)?shù)。

2.程序

WER機器人的程序相對簡單，但又有其局限性，WER機器人的程序編寫是在“VCJ”圖形化編程軟件中進行的，圖形化編程的優(yōu)點是簡便，容易上手，便于初學(xué)者的學(xué)習(xí)和使用，而它卻沒有代碼程序那樣靈活。在此之前我曾參加過另一個機器人比賽，那個項目的機器人程序為代碼程序，是C++語言，再加上我對于C++掌握比較熟練，所以在某些任務(wù)可以自己編寫函數(shù)再導(dǎo)入主函數(shù)，實現(xiàn)起來較為方便，而圖形化編程則不能這樣實現(xiàn)，只能通過其內(nèi)部自帶的函數(shù)和功能來相互結(jié)合來實現(xiàn)。

在這里我介紹一下WER機器人編程的一些基本工具。首先在每一個主程序下必須有初始化，不然機器人就不會按照指令運動。每個機器人必備的一個程序就是環(huán)境采集，每當(dāng)機器人進入一個新的環(huán)境中時，就要先啟動環(huán)境采集程序?qū)Νh(huán)境進行采集，環(huán)境采集對于機器人的巡線具有重要的作用。剛開始練習(xí)時，我就犯過因為忘記在環(huán)境采集前加初始化，導(dǎo)致機器人在環(huán)境采集后仍不能巡線的低級錯誤。在本項目中用到的基本是巡線模塊中的程序和電機與舵機的轉(zhuǎn)動程序。路口巡線是最常用的巡線工具，它的作用是檢測路口，所以通過路口巡線來找到路口，之后再執(zhí)行其他操作。但路口巡線只能檢測出粗線，而細(xì)線的灰度值較小，不易測到，所以這時就要用到高級巡線。高級巡線是讓某個傳感器測到某值或某范圍內(nèi)值時，機器人再執(zhí)行之后的操作，所以可以先用灰度傳感器測量細(xì)線的灰度值，然后再設(shè)計程序?qū)ふ壹?xì)線。但由于細(xì)線的灰度值較小，所以自帶的轉(zhuǎn)彎程序也不能使用，這時可以借助啟動馬達用延時讓中心灰度離開當(dāng)前的線，然后再讓其尋找細(xì)線即可。此外，啟動馬達還可以利用合理的延時，使機器人通過捷徑去完成任務(wù)，即不巡線完成任務(wù)，但是這里我不推薦這種方法，因為這種方法要求準(zhǔn)確度較高，還與機器人的電量有關(guān)，但是利用這種方法讓機器人完成任務(wù)后返回起點還是較為方便的。最后一個常用的巡線工具就是按時巡線，顧名思義，按時巡線就是按規(guī)定的時間巡線，它常用于完成任務(wù)時，為了使機器人與任務(wù)平臺對準(zhǔn)，而采用低速按時巡線來調(diào)整車頭。

除了巡線之外，最重要的就是舵機與電機了，大多數(shù)任務(wù)都要靠它們來完成。多級的轉(zhuǎn)動角度是-150°—150°，在設(shè)計程序時首先要對舵機進行初始化，即選擇舵機端口與舵機的初始角度，在調(diào)整角度時，應(yīng)先利用機器人主機來確定角度，避免導(dǎo)入程序后機器人的其余部件影響舵機的轉(zhuǎn)動，損壞舵機，同時這樣也可以提高精準(zhǔn)度，若是舵機還沒運行到指定位置就停止，那就可能是延時時間過短，可以適當(dāng)增加延時。電機的操作是比較容易的，這里就不多說了。

3.實際應(yīng)用的技巧

由于任務(wù)繁多，機器人只允許30cm的長寬高的大小，所以一定要好好利用空間，或者是在機器人離開出發(fā)點時利用舵機將機器人展開。主機的安放也十分重要。安裝手冊上主機是縱向防止，但這樣會浪費空間，所以可以將主機緊貼貼車尾橫向放置，來提高空間利用率。在比賽前一定要將機器人的輪子擦干凈，不然會在上坡時打滑。在任務(wù)的完成中合理利用物理知識也是十分重要的，比如有許多項目可以利用慣性來完成，但是由于機器人速度大而帶來的慣性也是需要解決的一個重要問題，還有許多任務(wù)可以借助萬向輪的重力作用來完成。在設(shè)計程序時也有許多技巧，比如機器人不能按照轉(zhuǎn)彎程序來轉(zhuǎn)彎時，可以考慮讓機器人沖過路口零點幾秒然后再執(zhí)行轉(zhuǎn)彎。機器人的舵機能夠初始化，而電機卻不能，我們可以在機器人出發(fā)前看好任務(wù)的旋轉(zhuǎn)把手的方向，然后手動調(diào)整電機與其垂直，便于對接轉(zhuǎn)動。機器人電機與舵機的速度與合理的延時也十分重要，不同的任務(wù)和路線都有最適的速度與延時，在不斷地練習(xí)中可以慢慢發(fā)現(xiàn)最適的值。

WER機器人中的技巧有太多太多，在這里是不能一一介紹的，當(dāng)然每一個任務(wù)的完成方式都不是固定的，在不斷創(chuàng)新與思考任務(wù)的完成中，會有很大的收獲，也會體會到WER機器人的魅力所在。