Robolab的青少年足球機器人在課程開發中的應用

王江明++楊旭輝++韓根亮

摘 要 近年來隨著社會的快速發展和教育的改革，國家大力發展素質教育。已經把發展全名智能教育和創客教育規劃到“十三五”教育規劃中，在中小學階段增設相關的人工智能課程。足球機器人課程是將機器人進行分解，通過Robolab對每個模塊及動作進行編程和測試直到完成功能，從而培養青少年獨立思考、解決問題以及團隊合作的能力。

【關鍵詞】機器人 傳感器 足球

隨著機器人技術和人工智能技術的發展以及創客教育的引入，機器人教育已經進入青少年教育體系。大多數中小學已經把機器人作為科技課程，并參加各類的機器人大賽。如何讓多個智能體相互協調、組合來完成一項任務，即實現多智能體系統，已經成為當前的研究熱點。而足球機器人是以競技體育項目足球為載體的前沿多學科交叉高科技技術，它集科學、工程、技術、數學等為一體，青少年通過對它的實踐，可以更好的提高各種綜合能力。

1 光值的檢測

我們在機器人的底部裝上光電傳感器，這樣機器人就可以檢測出地面的光值了。在程序中為光電傳感器設定一個光值，設計條件分支，當光電傳感器檢測到地面的光值低于設定的值時，機器人就停止前進。如果光值的設定合適（需要自己通過實驗來調整），那么機器人在遇到諸如粗黑線之類的黑暗區域后就會自動停下來。如圖1所示。

為了增加傳感器的靈敏度，光值的設置最好接近于（稍為低于）白紙的表面光值。你可以把光電傳感器對著白紙，按下RCX上的VIEW按鈕來測白紙的光值。

2 循跡（高速）

為了提高機器人沿黑線走的速度，在機器人的底部使用兩個光電傳感器。當光電傳感器檢測到黑線時，機器人會在很短的時間內朝黑線的方向轉去，然后再繼續前進，周而復始，始終保持在黑線的方向上。如圖2所示。

3 開定位球

機器人在開定位球時，為了讓球踢的更遠，這時候需要把速度調到最大，從而使踢球的力量達到最大。另外為了防止開球時連續踢球或者跑錯方向，機器人需在踢球時助跑一定的距離，同時間隔一段時間，再去追球。如圖3所示。

4 避障

機器人在比賽過程中會碰到周圍的障礙物或者是其他的機器人，為了讓機器人更好的避開障礙物，以及防止機器人互相攪在一起。我們可以在機器人的前方加相應的傳感器，比如超聲波傳感器或者觸壓傳感器。當機器人靠近障礙物或者其他機器人時可以及時的避開。

5 搜尋足球

為了讓機器人更好的找到足球，我們把足球做成透明的可以發出紅外光。另外在機器人的胸部安裝特殊的光電傳感器，它可以檢測到足球所發出的紅外光。根據球場的環境光適當的調節傳感器的參數從而達到最佳效果。如圖4所示。

6 場地的識別

機器人在踢球的過程中有可能把球踢到自己的球門，為了防止這種現象的發生，我們可以把球場做成兩個不同的顏色或者是漸變的顏色。同時在機器人的底部安裝光電傳感器，根據光電傳感器對不同顏色的識別以及反射光的檢測。此時的檢測值和前一刻檢測值進行比較從而確定跑動的方向以及彼此的球門。

7 結束語

為了逐步開展全名智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程、逐步推廣編程教育、建設人工智能學科，培養復合型人才。青少年通過對足球機器人的搭建和編程及比賽從而培養他們的綜合能力。

參考文獻

[1]劉釗.足球機器人理論與實踐[M].北京：國防科技大學出版社，2008.

[2]吳振彪.工業機器人[M].武漢：華中科技大學出版社，2004.

[3]謝存喜，張鐵.機器人技術及應用[M].北京：機械工業出版社，2005.

作者單位

1.平涼信息工程學校 甘肅省平涼市 744000

2.甘肅省科學院傳感技術研究所；甘肅省傳感器與傳感技術重點實驗室 甘肅省蘭州市730000endprint