營(yíng)救機(jī)械人制作小貼示

在 營(yíng)救比賽中機(jī)械人需要沿著地上的黑線行走，當(dāng)走過(guò)綠色或銀色的傷者時(shí)就需要作出示意信號(hào)。而透過(guò)紅外線傳感器來(lái)判斷機(jī)械人是否正沿著黑線走是一個(gè)較簡(jiǎn)單的 方法。傳感器會(huì)主動(dòng)發(fā)射出紅外線，然后再接收經(jīng)反射回來(lái)的紅外線，藉由紅外線的強(qiáng)弱得知傳感器的位置。因?yàn)椴煌伾谋砻鎸?duì)紅外線吸收能力各有不同。例 如：白色表面的東西吸收紅外線能力會(huì)較低；黑色表面的則很強(qiáng)。我們便利用這點(diǎn)將紅外線傳感器安裝在車頭底部，若傳感器接收到紅外線時(shí)，表示在白色表面上。 若信號(hào)很微弱則表示在黑色表面上。

首 先，需要考慮的是紅外線傳感器安裝的高度和靈敏度的調(diào)節(jié)是否合當(dāng)。此步驟絕不能馬虎，因?yàn)樗鼤?huì)直接影響機(jī)械人辨別顏色的表現(xiàn)，所以我們需要透過(guò)多次的量度 和測(cè)試從而調(diào)校出傳感器合當(dāng)?shù)母叨群挽`敏度。由于紅外線傳感器的對(duì)光線頗為敏感，所以比賽時(shí)場(chǎng)地?zé)艄庖话愣紩?huì)較暗，但謹(jǐn)慎一點(diǎn)總比較好。大家應(yīng)盡量避免將 紅外線傳感器直接外露出來(lái)，特別是沒(méi)有外罩的傳感器就更需要留意，例如可加上盒子在傳感器上進(jìn)行遮蓋。

另一項(xiàng)是傳感器與輪胎安裝位置的配合，雖然較少人會(huì)注意這一項(xiàng)，但是它們卻有著微妙的關(guān)系。 假設(shè)傳感器安裝在機(jī)械人前方，輪胎的安裝位置便有前、中、后三個(gè)選擇。若機(jī)械人左邊輪子向前轉(zhuǎn)一圈，你會(huì)發(fā)現(xiàn)如果傳感器安裝的位置是靠近輪胎轉(zhuǎn)軸的話，機(jī) 械人的轉(zhuǎn)向?qū)鞲衅鞯奈恢闷茣?huì)較大。相反輪胎安裝在較后位置，傳感器和輪胎轉(zhuǎn)軸的距離會(huì)較遠(yuǎn)，結(jié)果轉(zhuǎn)向后傳感器的位置偏移則會(huì)較少。

在比賽中彎曲的路徑時(shí)常可見(jiàn)，甚至有可能出現(xiàn)手臂彎。如果想機(jī)械人在轉(zhuǎn)彎時(shí)有突出表現(xiàn)，那就需要在傳感器和輪胎的安裝位置，以及編程方面下功夫吧。

在 比賽中機(jī)械人需要攀上一道斜坡，雖然傾斜度不會(huì)超過(guò)25度，但也有機(jī)械人是攀不上的。如果大家不想在該部分失分，在選擇馬達(dá)、齒輪比、輪胎類型(如防滑、 海棉)等方面就不容忽視了，如有必要甚至可使用覆帶?？梢缘脑捵詈么罱ㄒ粭l以比賽為標(biāo)準(zhǔn)的斜坡進(jìn)行測(cè)試，這樣便可把出錯(cuò)的機(jī)會(huì)減至最低。

機(jī) 械人在攀登斜坡時(shí)，有以下四點(diǎn)需要留意：1)機(jī)械人的重心；2)速度(扭矩)；3)開(kāi)始上斜；4) 完成攀爬。當(dāng)機(jī)械人在水平的地面行走時(shí)，即使機(jī)械人的重心被分散，其影響亦不大。但當(dāng)機(jī)械人要攀上斜坡，若重心太后就會(huì)很容易翻車。而機(jī)械人無(wú)法在斜坡上 前進(jìn)一般是以下兩個(gè)情況：1)機(jī)械人在斜坡上下滑但輪子卻是轉(zhuǎn)動(dòng)著。這表示輪胎的馬達(dá)扭力不足，你可透過(guò)增加齒輪比來(lái)提高扭力，然后觀察機(jī)械人是否能停留 在斜坡上甚至往上爬。2)機(jī)械人在斜坡上下滑，但輪子是不動(dòng)的。則表示你的機(jī)械人太重了，馬達(dá)沒(méi)有足夠力量負(fù)載上斜，你可選擇減輕機(jī)械人重量或更換較大輸 出的馬達(dá)。若調(diào)試過(guò)后，機(jī)械人可以停留在斜坡上或往上爬，便可以續(xù)漸增加馬達(dá)轉(zhuǎn)速以找出機(jī)械人理想的行駛速度。

此 外機(jī)械人的設(shè)置(如：輪胎離地距離、頭車的設(shè)計(jì))也會(huì)影響其上斜和完成攀爬時(shí)的表現(xiàn)。當(dāng)開(kāi)始攀上斜坡時(shí)，如果機(jī)械人前面的部分離地太近，可能會(huì)使輪胎懸掛 在水平面和斜面之間，結(jié)果機(jī)械人無(wú)法攀登斜坡。另一情況，是當(dāng)機(jī)械人剛要走出斜坡時(shí)車身底部陷入斜面和水平面之間。所以大家在組裝你的機(jī)械人時(shí)都應(yīng)留意這 一點(diǎn)。

編程小貼示

在 開(kāi)始編程前，紅外線傳感器對(duì)場(chǎng)地的數(shù)據(jù)收集是不可缺少的，而且這個(gè)步驟亦非常重要它將影響勝負(fù)關(guān)鍵。紅外線傳感器一般是透過(guò)量度電壓或程序得出數(shù)據(jù)的。在 數(shù)據(jù)收集時(shí)，先把裝置在機(jī)械人上的紅外線傳感器分別放到銀色人體 (最亮)、地板、綠色人體、黑線(最暗)上，然后將結(jié)果記錄下來(lái)以作編程之用。

由 于每個(gè)選手的機(jī)械人傳感器安置和軟件的語(yǔ)法支持都可能不同，所以在編程時(shí)可以有很大的差異。就以下圖而言，左邊機(jī)械人的兩個(gè)紅外線傳感器都是裝置在黑線 上，當(dāng)有傳感器偏離黑線時(shí)機(jī)械人就需要轉(zhuǎn)向進(jìn)行修正。而右邊機(jī)械人兩個(gè)傳感器則裝置在黑線兩旁，若傳感器在黑在線機(jī)械人就需要修正了。

在 談及營(yíng)救機(jī)械人編程的思路前想讓大家知道，比賽的路徑也可區(qū)分為有交叉(或T字)和單線兩種類型。而使用的光傳感器數(shù)量，可分為一顆或以上，兩種不同的設(shè) 計(jì)。按下來(lái)我就以這兩種設(shè)計(jì)為大家講解，先假設(shè)紅外線傳感器對(duì)地板和黑線量度的數(shù)值如下：地板：51或以上；黑線：50或以下。
以使用一顆光傳感器的機(jī)械人而言，傳感器會(huì)裝在機(jī)身前方中央。這種做法會(huì)使編程時(shí)較簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是機(jī)械人未能應(yīng)付交叉或T字路段。原因是機(jī)械人只會(huì)在黑線 的兩邊穿插前進(jìn)，來(lái)到交叉路段根本不能分辨左右。先看過(guò)機(jī)械人的運(yùn)動(dòng)方式后，再理解以下的流程圖，大家就會(huì)更易明白啦!

機(jī)械人的重心太后很容易在斜坡上翻車

傳感器裝置于黑在線(左邊)，于黑線兩旁(右邊)

機(jī)械人的運(yùn)動(dòng)方式

流程圖1

流程圖1其內(nèi)容的意思是：
機(jī)械人會(huì)根據(jù)紅外線傳感器數(shù)值判斷位置，其程序如下：
1)機(jī)械人右轉(zhuǎn)直到傳感器于黑在線；
2)機(jī)械人前進(jìn)直到傳感器于地板上；
3)機(jī)械人左轉(zhuǎn)直到傳感器于黑在線；
4)機(jī)械人前進(jìn)直到傳感器于地板上；
不斷循環(huán)執(zhí)行以上程序

那么使用兩顆光傳感器的機(jī)械人又會(huì)怎樣的呢! 那兩顆光傳感器就會(huì)安裝于軌跡線的兩邊，透過(guò)左右兩邊傳感器的數(shù)值執(zhí)行對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，大家先看看以下的流程圖。

流程圖2也并不難理解，其內(nèi)容的意思是：
該程序會(huì)不斷循環(huán)執(zhí)行，并根據(jù)左右兩邊的紅外線傳感器數(shù)值執(zhí)行以下運(yùn)動(dòng)
兩個(gè)傳感器都于地板上　---機(jī)械人前進(jìn)
只有左側(cè)傳感器于黑在線　---機(jī)械人左轉(zhuǎn)
只有右側(cè)傳感器于黑在線　---機(jī)械人右轉(zhuǎn)
兩個(gè)傳感器都于黑在線　---機(jī)械人停下(視比賽而定)

雖 然看上去程序結(jié)構(gòu)會(huì)復(fù)雜一點(diǎn)，但層次不是也分明一點(diǎn)嗎?還有現(xiàn)在交叉或T字路段都不會(huì)難到你了。而你會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)流程圖都沒(méi)有提及機(jī)械人轉(zhuǎn)向時(shí)的速度、時(shí)間 和轉(zhuǎn)向方式，因?yàn)檫@一點(diǎn)是要大家透過(guò)實(shí)際調(diào)試才可找出理想的設(shè)定。但提提大家機(jī)械人移動(dòng)的速度不宜過(guò)快，否則機(jī)械人很容易會(huì)誤判路線。而辨別傷者和回避障 礙物的部份，就要大家自己去鉆研了。各位參賽的健兒們繼續(xù)為你們的機(jī)械人夢(mèng)奮斗吧!

流程圖2