FLL竞赛机器人搭建的一些要点

FLL竞赛机器人搭建的一些要点

最近几年，我国的机器人竞赛发展的非常的快，机器人竞赛的种类也非常繁多，机器人竞赛在促进孩子发现问题和解决问题方面给予了很大的帮助，这与当前所倡导的素质教育不谋而合。在我国，现在许多高校也都开设了机器人课程（如东南大学在2015年开设了首个机器人班），许多家长的教育理念也随着科技的高速发展而发生着改变，机器人对于孩子是一个奇特事物探索的载体。FLL机器人竞赛算是当下比较流行的一种机器人类型，这项比赛对青少年的能力要求比较高，在比赛的过程中，机器人的结构搭建又是完成比赛中各项任务的基础，在这里简单介绍一些机器人搭建过程中需要注意的一些事项，希望对大家有用。

1主动轮和从动轮的关系

LEGO机器人器材中，轮子有很多。大部分的轮子在做直线运动时并没有误差偏转，大部分的误差来自于机器人在做转弯时候的操作。经过实践，我们发现，当我们用比较宽的轮子时候，机器人在场地上行走，由于场地不是做的很平整，所以在小车拐弯的时候，中心就没有办法确定，从而导致小车转弯时候产生了误差，所以建议使用比较窄的轮子，另外轮子在安装的时候，需要保证与周围的结构件有2mm以上的间隔距离，这样可以防止轮胎与结构件产生摩擦，从而减小误差。在机器人搭建过程中，我们首先需要了解下主动轮和从动轮的定义。主动轮就是提供动力，输出扭矩和功率的轮，从动轮就是不提供动力，不输出功率和扭矩的轮。主动轮受地面的力向前，是动力，从动轮受地面的力向后，是阻力。从动轮在轮子的选用时，个人建议不宜使用乐高配件中的万向轮，因为万向轮从其结构上可以看出，它不够稳定，在机器人转向的过程中会产生误差，在搭建过程中我们只需选择普通灵活的轮子即可。另外我们还需要注意的是，在搭建过程中两个动力轮之间的距离最好在15cm-18cm左右，动力轮与从动轮的前后轴距我们保持在14cm-20cm为宜。

2机器人重心的一些要求

通常在机器人的竖直方向上，为了保持机器人的稳定，我们应该使机器人的整体重心尽量的靠下，也就是底盘要低（其实生活中，我们的轿车比越野车稳定可操作性强也就是这个原因），所以在搭建的过程中我们应将器件中比较重的一些（如马达和电池）安放到机器人比较低的位置（一般其实就是在底部）。在机器人的水平方向上，结合生活中我们看到的汽车我们可以得知，整个机器人的重心应该离主动轮较近，离从动轮稍微远些，两者的距离大概为1:2。这样做的好处是：如果重心离驱动轮较远，那么驱动轮就有可能会打滑，引起比较大的误差；如果重心离驱动轮太近甚至就落在驱动轮上，那么在行进的过程惯性就会引起车辆的点头和抬头，从而引起误差。

3机器人中的传感器使用

当下各种的机器人配置的传感器非常的多，但在搭建完FLL机器人并参加完比赛时，我们发现能够在比赛中全部用上发挥作用的却很少。光电（颜色）传感器在比赛中使用频率较高而且是必不可少的一个传感器，可以用单光电来巡线定位，常用的定位算法是 PID 算法，但在实际比赛中往往只要用到 P 算法就可以达到要求。通常我们可以用双光电来进行竖直定位，在车辆的左右水平位置各安装一个光电传感器，左侧的传感器控制左轮，右侧的传感器控制右轮，左侧的传感器检测到黑线左轮就后退，检测到白色左轮就前进，右侧也是一样，这样就可以达到与黑线垂直对齐的目的。可以用单光电光电巡线+光电定位，一个光电传感器负责巡线，另一个光电传感器负责检测旁边垂直的黑线，一旦检测到黑线，机器就可以进行下一步动作，例如停下来完成任务等。角度传感器也使用得比较多。它是集成在电机内部的，用来反馈电机旋转的角度，是非常重要的控制电机的手段。超声波传感器可以用在对精度要求不是很高的任务上，因为小车前进的速度和超声波本身都会对距离的判断带来误差，使用的距离也应该控制在 4~12 厘米左右，太近或太远都会有较大的误差。触碰传感器可以用在启动机器和靠墙对齐时。可以利用按一下触碰传感器来启动机器或是在比赛过程中再次启动机器。靠墙对齐要求在机器的最后面的水平对称位置安装两个触碰传感器，一旦两个传感器同时被按下就说明对齐成功，可以进行下一步动作。至于陀螺仪、声音传感器、温度传感器在 FLL 中都不适合使用。

4FLL机器人车身形状的一些要求

第一，就是我们需要保证机器人的整体是稳定的，不能在机器人的比赛过程中，有各种零件的脱落。因为机器人整体机身的结构不稳定，会导致机器人在行进的过程中产生等比例的误差，而且裁判员也会对零件脱落进行判罚。第二，车辆的四周（或者四个角）尽量做成圆弧状或者倒角的结构（把物体两个面交界处的尖锐棱角加工成较钝棱角的工艺叫倒角），不要使用直角，这样在车体拐弯的时候可以减少碰到模型或墙壁的概率。第三，车体后面做成一个平面或在左右两边做出两个凸起，用来进行靠墙对齐。第四，如果需要安装导向轮，那导向轮的位置一定要在驱动轮的前面，不要超过墙壁的高度。第五，车辆的四周要平滑，要留下固定点。这样就可以方便地安装和拆除策略物。

5控制器和连接线的要求

控制器最好是横放在车辆上，否则重心不太容易控制。控制器的下载口的空间要预留出来，否则无法下载程序。控制器要方便拆卸，这样可以方便更换电池和充电。连接线要尽量藏到车辆里面去，千万不能鼓在旁边，更不能碰到传动部件，这样会严重影响任务的执行。

6电机的选择与安装注意事项

目前LEGO器材中主流的电机主要是 NXT 电机和 EV3 电机，在实际使用中 EV3 电机在启动时的误差要比 NXT 电机大，所以我们通常使用 NXT电机。电机要挑选两个最为接近的电机，在挑选时可用一根轴连接两个电机，然后让两个电机同时转动，在启动时比较平顺，没有跳动的即可作为一对电机来使用。

韩宜飞

一旦人们意识到一件事情是可能的，那么接下来的事情就只是技术和时间的问题了。

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