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《我们爱科学》

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《我们爱科学》杂志创刊于1960年,是我国最早创刊的少儿科普期刊,也是唯一一家国家级少儿科普期刊。由...

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机器人大决战

2011-12-16 15:53:23

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机器人来啦!各路英雄齐聚一堂,展开了一场激烈的大战。我说的可不是正在热映的科幻大片《变形金刚3》,而是在郑州举办的第十一届中国青少年机器人竞赛。虽然这些机器人没有变形金刚那么高大威猛,可每一个机器人都凝结了小选手的智慧和汗水,它们之间的对抗也是无比精彩的哦。走,去赛场观战吧。

 

比赛场地设在郑州七中的体育馆里,比赛分为创意比赛、基本技能比赛、机器人足球赛、VEX机器人工程挑战赛和FLL机器人工程挑战赛5部分。当然,竞争最激烈、最有对抗性的是后面的3种比赛。恰好这3种比赛又都在体育馆的大厅里展开,一时间大厅里号角齐鸣,厮杀声此起彼伏,好不热闹!

 

抢专利喽

FLL机器人工程挑战赛是各项比赛中技术含量最高的,参赛机器人全部由乐高积木组合而成。比赛的主题每年都不同,今年的主题是“关注健康”。参赛选手要通过给机器人安装不同的附件,让机器人去完成给模型接骨、疏通血管、清除坏死细胞、给心脏安装起搏器等14项任务。比赛时间只有150秒,平均下来每项任务只能用时十几秒。因此,赛场上的气氛那叫一个紧张。

机器人离开基地后,只能按照选手事先输入的程序自动运行,选手不可以进行干预。比赛场地大约有乒乓球台那么大,从中间一分为二。两个参赛小队同时上场,各占一方,比赛时互不干涉。在两个场地中间,代表专利的积木只有一块。如果拿不到专利,就算完成了全部任务也无法得到满分,所以各小队都以专利为首要目标,争夺得异常激烈。

在基地和专利之间,隔着好几件道具呢,现在它们可都是阻碍机器人接近专利的障碍。为了绕过这些障碍,各参赛小队都想出了自己的高招。

有的小队在机器人身上安装了可以伸缩的机械手,机器人离开基地后,“大手”一伸,直接去拿专利。可是,机械手伸得越长,准确性和稳定性就越无法保证。所以,用机械手抢专利的机器人频频失手,让它们的小主人扼腕叹惜。

有的小队专门准备了一辆小车,机器人刚一离开基地就立刻放出小车,小车体积小,轻便灵活,不容易碰到障碍物,只用两三秒就能将专利抢过来。

有些小队嫌小车还不够快,他们在机器人身上安装了导弹或弓箭,用橡皮筋把弹头或箭射向专利。这样一来,抢专利用得时间就更少了,占了先机不说,还可以省下时间去完成其他任务。

还有一些小队采取了跨越障碍的策略,他们给机器人安装了高于障碍的移动支架,这样机器人就可以从障碍上越过去。

当然,也不是所有的小队都热衷于抢专利,有的小队认为与其冒险抢专利,还不如集中精力完成自己的任务。因为比赛时间非常紧张,为了多完成几项任务,所有的小队都采取了一次出发、连续完成多项任务的策略。至于哪些任务能够划为一组,用什么样的装置来执行,大家就“八仙过海,各显神通”,没有任何两个队的策略和装置是完全相同的。

 

圆环争夺战

FLL机器人相比,VEX机器人不仅人高马大,而且个个都是钢筋铁骨。再加上它们在同一个场地中比赛,每个机器人既要自己抢环得分,又要阻止对手得分。因此,在VEX机器人工程挑战赛上,机器人之间的对抗是最为激烈的。

VEX机器人外形大同小异,没有FLL机器人花样那么多。一个用于移动的底盘和一个拾取橡胶圆环的机械手,是所有VEX机器人都有的机械结构。机械手的设计各有特色,有的动作非常灵活,但是一次只能拾取一个圆环;有的一次可以拾取一大串圆环,可是动作又略显迟缓。

在比赛中,红蓝两队各有两台机器人出战,它们把相应颜色的圆环从地上拾起来,套在标杆上就算得分。比赛规则允许机器人把对方已经套在标杆上的圆环拿下来,所以很多机械手上都有专门给对方搞破坏的结构。场地中间有一个铁架,机器人无法进入铁架的下方,所以只要把对方的圆环扔到铁架下面,就可以让对方无分可得。

比赛开始后,机器人先进行20秒的自动比赛热热身。在这20秒中,机器人靠程序自动运行,然后根据各队的得分情况确定位置。接下来是120秒的手动比赛,这时机器人将转换成遥控模式,由选手在场外遥控指挥。

真正的对抗开始了。

针对各自机器人的特点,每个队采取的比赛策略也不相同。有的队先抢分,趁刚开始的时候圆环码放整齐,机械手一下子就能拾取一大串,然后往标杆上一套。哈,得分啦!

有的队比较“坏”,先把对方的圆环往铁架里扔,让对方无分可得,然后再把对方已经套上标杆的圆环掀下来,最后才往标杆上套自己的环。嘿,你还别说,这个策略还真有效,这样做的小队往往能够取得最后的胜利。

只要不犯规,任何策略都是允许的。有的机器人只在活动标杆上套了一个环,就故意把活动标杆推倒,它想用这种方法来阻止对手得分。还有个大块头机器人,仗着自己力气大,把套着对方圆环的活动标杆整个拎起来,扔到了铁架下面。对方机器人身材瘦弱,不能和它正面对抗。你猜怎么着?它凭借自己的机动灵活,继续往铁架下的标杆上套圆环。原来,根据比赛规则,只要标杆上有圆环就有分,不管标杆在哪里。

比赛的最后10秒是最紧张激烈的,很多战局都在这个时段里发生了逆转。这时,所有的机器人都疯狂地抢夺圆环,既抢自己的也抢对手的。经常有机器人碰撞和纠缠在一起,还有的机器人因为运动过于剧烈而出现“休克”——死机了。

 

球场争霸赛

相比之下,踢足球的机器人是最简单的。它们长相几乎一模一样,都是短圆柱形的身体,下面有4个小轮子。有些机器人相貌比较奇怪,头上顶着一个或两个空饮料瓶。这难道是它们的秘密武器?

“嘟——”只听裁判一声哨响,比赛开始了。负责进攻的机器人一马当先冲了过去,把球推向对方的球门。别看每个队只有两台机器人,可是它们也有明确的分工,一个负责进攻,一个负责防守。进攻的机器人被对方挡住了,双方抵在一起互不相让。可总这么僵持着也不是办法呀,这时该裁判出场了。如果两个机器人僵持的时间超过10秒,裁判就会把球拿出来放到球场中间去。

机器人足球赛也是每个队各派2台机器人出战。可是,由于相互碰撞、出现故障或者是刹不住车冲出了场地,经常有机器人报修或者被罚下场。这时,球场上就由22变成1211,甚至还会出现02的特殊情况。在11的时候,球场上经常会出现奇怪的一幕:两个机器人都在自己的球门前转来转去,谁也不去抢球。原来,它们两个都是负责防守的,只管把守球门,进球不是自己的活,不干!

咦,这台机器人怎么了?它跑到了球场的一角,就在那里原地打转,不再挪窝了。原来,机器人之所以能够在球场上左冲右突,却不会跑到球场外面去,是因为球场的不同区域颜色各不相同,机器人的底盘上装有传感器,它是通过识别颜色来确定自己活动范围的。所以比赛前,选手要把机器人放在球场的不同部位进行调试,让它认清球场的颜色。当机器人碰巧走到球场的一角时,在它的眼里有四分之三是场外,四分之一是场内,下一步该往哪儿走呢?它的程序里没有相应的设置。于是,它就在原地陷入深思……

那么,机器人又是如何找到球的呢?裁判告诉我们,虽然比赛用的球看上去黑糊糊的,可是它的内部装有许多能发出红外光的二极管,所以在机器人眼里它可是一个非常明显的目标。

头顶瓶子的机器人上场了,让我们看看它会有什么出色表现吧。只见它像别的机器人一样抢球、推球、拦球,好像没有什么特别之处,其实它那是在等待时机。注意看,它要出招了。“砰”的一声,球被射了出去。咦,这是怎么回事?没见它怎么动啊,哪来那么大的力量?原来,瓶子里充的是压缩空气,气体释放时会推动机器人底盘上的一个活塞,把球顶出去。这一招看上去很厉害,可是由于准确性差,这类机器人的成绩并不出色。

一个机器人连推带挤总算把球攻入了对方的球门。耶,成功啦!


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