1.深入研究机器人灭火比赛规则
孙子兵法曰:知己知彼,百战百胜。为了确保比赛能取得好成绩,透彻的分析比赛规则是非常 重要的。根据笔者研究分析,目前在我们国家灭火比赛有三种规则:三一学院灭火机器人比赛规则,上海广茂达杯机器人灭火比赛规则,全国电脑制作活动机器人灭 火比赛规则。各省、各市根据实际情况可能采用不同的规则,原则都是以以上三种规则为基础。在执行的规范和标准化程度有小小差别。其中三一学院灭火机器人比 赛规则和上海广茂达杯机器人灭火比赛规则以技术含量为主体(难度系数),而全国电脑制作活动机器人灭火比赛规则以速度和可靠性为主体。抓住这两点区别是比 赛取得好成绩的前提条件。
A.“三一”和“上海”机器人灭火比赛规则应充分考虑难度系数。五种运行模式(难度系数)分别是:标准运行 (1.0),声音启动(0.95),回家模式(0.8),非推测导航模式(0.6),家具模式(0.5)。考虑程序和实现难度,建议采用:声音启动+非推 测导航模式+回家模式(即得分(FS)=可靠性系数*房间系数*实际时间(AT)*0.95*0.8*0.6)。这种方法可以保证可靠性和争取时间。之所 以不考虑家具模式是因为如果机器人速度过快很难保证不冲撞家具和接触墙壁(有+5分/次的处罚)。
B.全国电脑制作活动机器人灭火比赛规则充 分考虑速度和可靠性。可以尽量让机器人的速度保持最大,这样时间会最短,但同时不能忽视可靠性。比如:有参赛选手觉得机器人刚开始行走误差较小,启动这段 路采用“直冲”,方案可行但失误概率较大。这样可能取得好成绩但很难取得最好。应采用可靠性强的“左手靠墙走”或“直走小段路” +“左手靠墙走”。另外,我们要认真理解“规则”中的每句和参赛得分有关语句,如在参赛过程中是由参赛选手启动机器还是由裁判员启动,如在家具模式中,家 具可能摆放的位置尽可能估计到,“规则”不清楚的时候要咨询主办单位。
2.场地的选择和改进
比赛场地可以购买标准的场地,如果条 件有限的学校也可以考虑按照比赛要求自己制作一个场地,我校开始由于条件的限制就自制了一个比赛场地(如图1)。自己测试或比赛时都要充分考虑地面的磨擦 系数,调整左右运动马达的参数,保证运动方向的稳定性。场地墙壁颜色的测试也很重要,对于机器人测距常用的传感器(红外线传感器),颜色的差距直接影响对 距离的准确性,也就是走迷宫的稳定性。场地地面颜色对标准场地来说影响较少,但有时会由于场地采用了亮漆而造成光线的反光(蜡烛光线的投影),影响灭火步 骤中的远红外传感器的性能。
3.机器人的选择和改装
灭火机器人的形状结构以椭圆结构或者圆形结构较为理想,避免以棱角形状的结构(易卡死)。体积要求在30*30cm 以内,如果需要改造可以调整尺寸,但是要注重机器人的重心尽可能居中,避免机器人运行方向的不稳定。在减少体积的同时可以考虑适当的较少重量,这样可以提 高机器人运行的速度,但也不可一味的减少,在程序控制时会产生较大的难度。灭火机器人较注重灵活性,所以在驱动方式的选择上建议采用两轮驱动,外加两个万 向轮的结构,灵活和稳定可兼顾。尤其在转弯时速度更快,如果追求稳定也可考虑四轮驱动。电源选择的选择上,目前以可充的锂电池为主,电压以7~9伏左右, 但是主板能承受的电压还可增加一些,所以适当的增加电压提高动力,但是应当顾虑主板的承受力和程序控制的调试难度。为了更好的控制机器人运行的精确性和稳 定性,可以更换更精确的一些传感器或是调节元件。红外测距传感器的建议多组使用,远红外火焰传感器也可以考虑多组并联的方式提高环境探测的准确性。传感器 的位置必须要放在合适的地方,合理的方位角度是保证传感器探测有效性的重要因素之一。
4.灭火的基本方法
机器人灭火比赛中,使用 沿墙壁走模式是最多的一种方法,尤其是左手走规则。左手走规则是指机器人始终沿着左边的墙壁行走,一直走完全程。该方法要求机器人能实现沿着墙壁前进,当 拐弯或是门口时,机器人能自动转过去;当前方有障碍物时,机器人能自动躲避。灭火的方式也可以采用多种,如水,气球,二氧化碳,机械方式等,通过试验比 较,灭火效率比较高的还是利用风扇吹,最好是采用一个叶面稍大一点的风扇。有的机器人自带的原装的风扇比较小,风力不是很大的话,可以考虑自制一个。
机器人左手法则走直线的示意图如图2所示,左手走程序基本框架如图3。

5.常规问题解决方案
机器人在走直线过程中碰到两侧的墙壁
这说明机器人在走动过程中,左侧红外探测器不够灵敏或过于灵敏,所以我们要调整左侧红外发射器的发射强度。如果机器人碰到左侧墙壁,我们就必须加大左侧 红外发射器的发射强度,使红外探测器更加灵敏。如果机器人碰到右侧墙壁,我们就必须减小左侧红外发射器的发射强度。红外发射器的调整方法如下:用十字螺丝 刀顺时针方向转动红外发射器上的旋钮,就能加大红外发射器的发射强度;用十字螺丝刀逆时针方向转动红外发射器上的旋钮,就能减小红外发射器的发射强度。
机器人在左拐弯的位置不向左拐
这说明机器人在左拐弯的位置仍检测到障碍,我们只需减小前方红外发射器的发射强度就行了。如果仍无法解决问题,可尝试减小左侧红外发射器的发射强度。
机器人在向左拐弯时卡在墙壁上
这说明机器人在左拐弯时转动的弧度不够大。所以我们需要在程序中调整左右马达的速度,使其左拐弯的弧度变大。调整的方法有许多种,例如提高左马达的速度或降低右马达的速度。
机器人不能停止在烛台前的白线上
这说明机器人无法正确检测到火焰或烛台前的白线。在我们的程序中,当检测到火焰值超过150且地面颜色值超过70时,就停止机器人的运动。可尝试将这两个判断的值调小,直到机器人能正确停止在烛台前的白线上。
结束语:
我校机器人活动目前除了参加各种竞赛之外,兴趣小组活动也已经在积极的开展,我们打算在接下来的实践活动中能尽可能的开设机器人课堂教学,构建一个规模较大的机器人实验室。将这项活动大力普及,是我们的发展目标,虽然这是一个漫长而艰巨的任务。

