百姓故事

做任务、做搬运… …小巧却有大作用

高中生自主设计双层巡线机器人车

2017-12-07 16:40:53
来源: 三峡传媒网
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【摘要】 随着时代不断发展,科技产品在人们生活中的运用也逐渐广泛起来,在未来还有可能会有智能机器人的出现。一提到机器人,相信许多男孩子都十分感兴趣,在重庆市万州高级中学就读的两位高中男生也不例外。他们通过自己的双手,让一堆死板零件组成活灵活现的模型,再运用复杂的代码让这个机器模型运转起来,实现许多高难度的操作。

 
 
    三峡传媒网讯(记者 陈美玲 /图)随着时代不断发展,科技产品在人们生活中的运用也逐渐广泛起来,在未来还有可能会有智能机器人的出现。一提到机器人,相信许多男孩子都十分感兴趣,在重庆市万州高级中学就读的两位高中男生也不例外。他们通过自己的双手,让一堆死板零件组成活灵活现的模型,再运用复杂的代码让这个机器模型运转起来,实现许多高难度的操作。近日,趁着黄梓涛和李兴涛下课休息的时间,听他们聊起了自己动手制作机器人的过程。

       因爱好加入机器人社团

    一阵微风拂过,校园里金黄色的树叶飘落在地,与青草地形成鲜明对比,无疑为美好的校园环境增添了一抹诗意。伴随着下课铃声,刚上完课的学生们纷纷走出教室,通过放松身心来缓解疲劳。在熙熙攘攘的人群中,记者见到了黄梓涛和李兴涛两人,两人戴着黑色框架眼镜,让原本青涩的模样显得稳重了许多。

    在他们二人的带领下,记者来到一间安静的办公室中,听他们讲起制作机器人的精彩过程。“因为加入了学校的机器人社团。”黄梓涛告诉记者,在今年3月份左右,他们听说学校机器人社团,处于对科技类的好奇,黄梓涛邀上好友李兴涛一同进入到社团中学习。进入到社团后,他们二人发现社团开设了机器人和物联网两个不同的项目,出于理科生对机器的热爱,黄梓涛和李兴涛二话不说就选择了机器人项目。

    尽管对机器人的制作兴趣浓厚,但如何制作成了当时困扰着他们的问题。作为初学者,面对的困难数不甚数,但他们都从未想过放弃,两人也时常在一起研究前期制作和后期编程的方式。

    通过一段时间里,对器材搭建和编程基础的学习,黄梓涛和李兴涛对于机器人的认识加深了许多。制作起来也比最初显得顺手许多。正在此时,二人迎来了一个重要的比赛,中科协举办的WER工程创新赛”。听到老师说起这个比赛时,黄梓涛和李兴涛都难以掩饰内心的激动,两人都忍住要去比赛中学习和挑战一番。

    根据比赛规则设计机器人

    “这个比赛是中国青少年机器人竞赛项目之一,要求参赛队员自行拼装机器人、编制机器人运行程序、调试和操作机器人,在比赛中更要完成各项任务。”黄梓涛向记者介绍道,比赛过程中机器人由事先编制好的程序控制运行,比赛的目的就是为了检验参赛队员对于机器人技术的理解和掌握程度,考察参赛人员的动手、动脑和应变能力。

    据李兴涛的介绍,比赛的主题名为“工业时代”,从前期获取的资讯来看,比赛场地分为两层,要由两台机器人分别完成各层的任务。这也意味着黄梓涛和李兴涛需要分别制作两个不同的机器人,每台机器人从外观到程序上都有所不同。“而且比赛时间是要求在180秒以内完成,每完成一个任务就能得分。”李兴涛对记者说道,比赛实际上比拼的便是各个队伍在有限的时间里如何完成更多任务,以及任务完成度。

    因此,他们在制作训练过程中大致需要经过搭建机器人模型、编制程序以及调试机器人三个阶段。仔细研究过比赛要求和流程后,黄梓涛和李兴涛开始构思起自己想要的机器人模型应当是哪种模样。

    经过初步的构思,黄梓涛和李兴涛决定将机器人的模型设定为双层小车的形态,按照自己的想法,二人开始分工制作,李兴涛负责底座部分,黄梓涛则负责第二层的制作。“我们的机器人基础部分就是一个巡线小车。”李兴涛说,小车基本由控制器、万向轮、闭环电机、轮胎和灰度传感器,在加上一些结构件、传动件、连接件等组装而成。

       模型看似简单制作却十分不易

    听上去似乎十分简单已操作,然而在组装过程中并不如想象中那般简单,黄梓涛告诉记者,在组装车身配件以及内部结构时,需要考虑的问题十分复杂,时常需要将每个方面都要准确把握,避免在实际操作时出现错误。

    除此之外,他们还需要根据比赛中制定的规则来组装机器人的整体结构,思考如何让自己制作的机器人能在比赛场地中完美运行,避免出现失误的情况。“由于比赛中需要完成任务才能得分。”在他们二人看来,自己制作的机器人组装好后,才仅仅是他们作品开始的第一步。

    “组装好巡线机器人小车后,我们就要开始思考比赛的策略和各个人物的处理方案。”比如,小车的行走路线怎么走?哪些任务可以连贯在一起完成?需要组装什么样的装备去完成任务,?等等。经过一系列的讨论过后,他们才开始组装任务装备,紧接着便是利用编程让巡线机器人小车自己运动起来。

    李兴涛告诉记者,在完成相关设定的任务时,最主要运用到的设备就是电机和舵机,其中电机的特点是可以高速旋转,小车的轮胎便是由电机驱动,还可以利用电机搭配齿轮带动任务设备旋转。那么舵机的特点则是可以在很大范围内改变舵机头的角度,因此将任务设备拼接在舵机上边可以实现抬起物体等行为。

    基于不同的任务,解决的方法也不同,黄梓涛告诉记者,初期设计时组装任务设备比较多,但由于比赛限制了电机和舵机数量。为了解决这一办法,经过多次改进后,他们采取了将多个任务设备组合在一起的策略,顺带还减少了更换设备所用的时间。经过反复组装设计,双层的任务设备都也调整完毕。

    不断调试机器人程序完美适应比赛

    搭建好设备之后,黄梓涛和李兴涛的主要工作就到了制作机器人中的程序,也是制作机器人中的核心步骤。“机器人的核心器件是放置在小车上的控制器,控制器和各个传感器、舵机和电机相连,我们通过向控制器输入自己编写的程序来控制小车的行动轨迹。”黄梓涛告诉记者,由于对于代码的学习较少,在编程时使用的都是图形化的编程软件,为他们在编程时减少了不少的麻烦。

    在调试好程序后,为了尽可能的减少时间,他们开始合理规划调试机器人运行程序的顺序、联系更换任务设备的速度。在确保成功率的基础上,更要做到短时间内完成更多任务,才能在比赛中脱颖而出。

    “但是实际比赛并不简单,比赛场地上的任务会临时更改位置,我们制作的机器人只能做到一板一眼地执行程序。因此,我们还需要为任务位置改变或者增加任务的情况涉及备用程序。”黄梓涛告诉记者,有时改变很简单,只需要改变小车停止的位置,有的时候却十分复杂,例如在比赛中新增一条任务,他们则需要根据更改的路线来重新编程。

    为了确保让机器人完全适应比赛模式,他们在后期训练时,还专门进行了模拟比赛的训练。比如在限定时间内临时增加附加任务,更改任务模型位置,训练自己临场应变的能力。

    通过多次的训练后,他们在5月份便前往到重庆,参加中国青少年机器人大赛的重庆选拔赛,并在比赛中取得第二名的优秀成绩。并以这样优异的成绩,到广东参加到全国总决赛,在比赛中也获得了三等奖。

    

[ 胡金峰 ]