機(jī)器人滑雪競(jìng)賽解決方案

1、機(jī)器人滑雪競(jìng)賽解決方案一、規(guī)則分析1、 比賽場(chǎng)地2、 機(jī)器人的任務(wù)機(jī)器人完成任務(wù)是從起始區(qū)開始走下斜坡，然后進(jìn)入帶有格子的白色場(chǎng)地，繞過相應(yīng)的旗桿，最終到達(dá)終點(diǎn)。機(jī)器人從滑雪粉綠色起始區(qū)域出發(fā)、計(jì)時(shí)，直行，從機(jī)器人下行坡“滑下”。按照指定的運(yùn)行軌跡分別繞過 1 號(hào)桿5 號(hào)桿。直行至機(jī)器人滑雪終點(diǎn)區(qū)域止，機(jī)器人身體的任何一部分到達(dá)雪終點(diǎn)區(qū)，則計(jì)時(shí)結(jié)束。至此，整個(gè)動(dòng)作結(jié)束，為一個(gè)回合。3、 注意事項(xiàng)機(jī)器人在起始區(qū)域擺放的位置為，其身體的任何一部分不得超過起始線。機(jī)器人作繞桿動(dòng)作時(shí)不能觸到、碰倒旗桿，否則將扣一定分?jǐn)?shù)。一個(gè)回合結(jié)束后，參賽隊(duì)員方可取回機(jī)器人，否則視為犯規(guī)，扣除一定分?jǐn)?shù)。二、方案分析沿

2、軌跡線走可以預(yù)先設(shè)計(jì)好機(jī)器人要繞過旗桿所走過的路線，機(jī)器人下坡后，所遇到的第一條橫線為該路線的起點(diǎn)線，然后沿著預(yù)先設(shè)計(jì)好的該路線走。期間要經(jīng)過若干的轉(zhuǎn)彎和直走，繞過旗桿，最終到達(dá)終點(diǎn)。注意事項(xiàng)：1） 機(jī)器人下坡后找起點(diǎn)線要準(zhǔn)確，不能找到的是另外一格上的橫線做起點(diǎn)，否則就會(huì)在后面判斷機(jī)器人所走過的格子數(shù)上多數(shù)或少數(shù)了一格，從而導(dǎo)致整個(gè)行程軌跡偏移了預(yù)定的路線。2） 要能準(zhǔn)確檢測(cè)出所經(jīng)過交叉線個(gè)數(shù)，從而計(jì)算出所走的路程，判斷是否該轉(zhuǎn)彎。3） 轉(zhuǎn)彎要準(zhǔn)確，最終要轉(zhuǎn) 90 度，并在轉(zhuǎn)彎后能調(diào)整機(jī)器人沿著轉(zhuǎn)彎后的軌跡線繼續(xù)直走。三、結(jié)構(gòu)分析因?yàn)闄C(jī)器人要繞桿和轉(zhuǎn)彎，所以建議機(jī)器人的尺寸要盡量小，制作成便于

3、轉(zhuǎn)彎的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)良好的轉(zhuǎn)彎性能。建議：機(jī)器人采用三輪結(jié)構(gòu)；后面兩個(gè)分別用兩個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，控制機(jī)器人前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎，前面是一個(gè)萬向輪起支撐的作用?；叶葴y(cè)量傳感器，按放在機(jī)器人的前部，以便能提前檢測(cè)到黑線。1、器材機(jī)器人快車系統(tǒng)學(xué)習(xí)版 3.0（1 套）+ 灰度測(cè)量模塊（1 個(gè)）機(jī)器人搭建步驟請(qǐng)參考“滑雪搭建圖”文件夾里面的。四、程序分析下面是機(jī)器人所走的路線圖(紅色的軌跡)：下面是方案的程序分析：1、自定義模塊分析在這個(gè)方案的程序中，會(huì)用到五個(gè)自定義的模塊。所以在分析程序之前，有必要先解釋這五個(gè)自定義模塊： 走、左轉(zhuǎn)模塊 A橫線模塊、走直線模塊、左轉(zhuǎn)模塊和 右轉(zhuǎn)模塊。只要仔細(xì)分析和理解這五個(gè)模塊，用戶

4、將很容易編寫出“自己的”機(jī)器人滑雪程序。主程序和各子程序所用到全部硬件實(shí)例列表如下：硬件實(shí)例端口對(duì)應(yīng)硬件_MOTOR_left_M1左馬達(dá)_MOTOR_right_M2右馬達(dá)_SCABLEAD_ left_A1Y左邊的灰度測(cè)量_SCABLEAD_ right_A2Y右邊的灰度測(cè)量主程序中定義的全局變量：g_ZuoFaZhi：表示左灰度測(cè)量傳感器檢測(cè)到黑線與沒有檢測(cè)到黑線間的閥值。 g_YouFaZhi：表示右灰度測(cè)量傳感器檢測(cè)到黑線與沒有檢測(cè)到黑線間的閥值。 g_ShuXianFaZhi：表示數(shù)線灰度測(cè)量傳感器檢測(cè)到黑線與沒有檢測(cè)到黑線間的閥值。 g_ShaCheShiJian：表示轉(zhuǎn)彎后剎車

5、時(shí)間。g_PianLiShiJian：表示轉(zhuǎn)彎前讓機(jī)器人預(yù)先向左轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)間，確保左灰度測(cè)量傳感器偏離轉(zhuǎn)彎前的黑線。注意：在子程序中要先主程序中定義的全局變量才能使用該全局變量。走橫線模塊走橫線模塊用來讓機(jī)器人下坡后走一定數(shù)量的橫線； num 表示要走過多少條橫線。走橫線模塊的程序如下圖所示。讓左灰度傳感器靠著左邊的黑線走，但不能穿過去。注意：當(dāng)發(fā)生檢測(cè)到黑線到?jīng)]有檢測(cè)到黑線這個(gè)變化時(shí)候才算是通過了一條黑線。左轉(zhuǎn)模塊A左傳模塊A 用來讓機(jī)器人左轉(zhuǎn)彎并切入到黑線中。左傳模塊A 的程序如下圖所示。_SCABLEAD_shuXian_A3Y數(shù)線的灰度測(cè)量注意： 轉(zhuǎn)彎之前機(jī)器人是在格子里面行走而不是沿著

6、黑線行走的，所以轉(zhuǎn)彎過程中左灰度測(cè)量傳感器是經(jīng)過兩條黑線的。轉(zhuǎn)彎是左不動(dòng)，右向前轉(zhuǎn)動(dòng)，而不是采用左向后轉(zhuǎn)動(dòng)，右向前轉(zhuǎn)動(dòng)的方式。這樣做的目的是確保左灰度測(cè)量傳感器在轉(zhuǎn)動(dòng) 90 度過程中能經(jīng)過兩條黑線，減少錯(cuò)誤。這個(gè)步驟很重要，因?yàn)檫@是在機(jī)器人下坡并通過兩條直線后接著做的動(dòng)作，如果這里出現(xiàn)錯(cuò)誤，將會(huì)影響到后面的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)彎后因?yàn)橛袘T性，所以要?jiǎng)x車確保轉(zhuǎn)彎后的黑線夾在左右兩個(gè)灰度測(cè)量傳感器之間。走直線模塊走直線模塊用來讓機(jī)器人沿著黑線行走。參數(shù)geZhiShu 表示要走過多少條交叉橫線。走直線模塊的程序如下圖所示。注意：如果左灰度測(cè)量傳感器檢測(cè)到黑線讓機(jī)器人向左運(yùn)動(dòng)，如果右灰度測(cè)量傳感器檢測(cè)到黑

7、線機(jī)器人向右運(yùn)動(dòng)，否則讓機(jī)器人向前運(yùn)行。左轉(zhuǎn)模塊左轉(zhuǎn)模塊用來讓機(jī)器人向左轉(zhuǎn)彎，并最終轉(zhuǎn)彎后黑線夾在左右兩個(gè)灰度測(cè)量傳感器之間。左轉(zhuǎn)模塊的程序如下圖所示。注意：這個(gè)模塊不同于左傳模塊A，這個(gè)模塊是機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎前是沿著黑線運(yùn)動(dòng)的，所以轉(zhuǎn)彎過程中左灰度測(cè)量傳感器只經(jīng)過一條黑線。只要左灰度測(cè)量傳感器檢測(cè)到黑線就開始剎車而不用等到完全通過黑線后才剎車。右轉(zhuǎn)模塊右轉(zhuǎn)模塊用來讓機(jī)器人向右轉(zhuǎn)彎，并最終轉(zhuǎn)彎后黑線夾在左右兩個(gè)灰度測(cè)量傳感器之間。右轉(zhuǎn)模塊的程序如下圖所示。主程序分析機(jī)器人滑雪的程序如下圖所示：上圖程序的詳細(xì)分析如下：左馬達(dá)速度 70，右馬達(dá)速度 100 讓機(jī)器人靠著左邊的墻壁運(yùn)動(dòng) 2 秒運(yùn)動(dòng)，可以

8、根據(jù)機(jī)器人實(shí)際情況調(diào)整參數(shù)。調(diào)用走橫線子模塊讓機(jī)器人通過兩條橫線（如果第一條橫線剛好給場(chǎng)地板壓過，此處要修改為通過一條橫線）。走橫線子模塊會(huì)靠著左邊黑線往前走，如果此處出現(xiàn)異常，請(qǐng)修改該子模塊里面的左馬達(dá)速度。由于慣性所以要?jiǎng)x車一段時(shí)間。接著讓機(jī)器人右轉(zhuǎn)一段時(shí)間，目的是確保左灰度傳感器偏離黑線而不至于干擾到后面的左傳模塊 A。此時(shí)要使機(jī)器人的三個(gè)灰度測(cè)量傳感器停在下坡后第二格子里。之后調(diào)用左傳模塊 A，讓左灰度測(cè)量傳感器經(jīng)過兩條黑線最終使轉(zhuǎn)彎后的黑線夾在左右兩個(gè)灰度測(cè)量傳感器之間。接下來就是調(diào)用走直線模塊、左轉(zhuǎn)模塊和右轉(zhuǎn)模塊，讓機(jī)器人按照指定的運(yùn)行軌跡分別繞過 1 號(hào)桿5 號(hào)桿。讓機(jī)器人向前走

9、一段時(shí)間，并在終點(diǎn)處停止。五、程序調(diào)試與修改在實(shí)際的應(yīng)用中常常會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)光線亮度不同時(shí)候，灰度測(cè)量傳感器檢測(cè)到的數(shù)值可能不同； 當(dāng)電池電壓不同時(shí)候，同一剎車時(shí)間所出現(xiàn)的剎車效果可能不同。為了方便修改這些可能變化的數(shù)值，最好把這些要修改的數(shù)值用變量來代替。當(dāng)出現(xiàn)要修改這個(gè)數(shù)值時(shí)候，只需要修改一個(gè)地方就可以達(dá)到同時(shí)修改了所有地方的效果。所以當(dāng)把主程序分解成各個(gè)功能的子程序時(shí)候，在主程序中把這些會(huì)變化的數(shù)值定義成全局變量，然后在子程序里面通過主程序里面定義好的全局變量，就可以使用主程序中的全局變量。當(dāng)需要修改這些數(shù)值時(shí)候，只需要修改主程序里面的全局變量。在方案的程序里，在主程序中定義了 g_PianL

10、iShiJian、g_ShaCheShiJian、g_ZuoFaZhi、g_YouFaZhi 和 g_ShuXianFaZhi這五個(gè)全局變量。其中 g_PianLiShiJian 是在轉(zhuǎn)彎模塊中用到，修改這個(gè)變量的初始值就可以改變轉(zhuǎn)彎前機(jī)器人偏離原來直線的距離；g_ShaCheShiJian 是轉(zhuǎn)彎后要?jiǎng)x車的時(shí)間，如果發(fā)現(xiàn)機(jī)器人在轉(zhuǎn)彎后的黑線沒有夾在兩個(gè)灰度測(cè)量傳感器之間，就可以修改這個(gè)變量的初始值來達(dá)到；g_ZuoFaZhi 是左邊灰度測(cè)量傳感器的閥值，可以根據(jù)實(shí)際測(cè)量的的情況來修改這個(gè)變量的初始值；g_YouFaZhi 是右邊灰度測(cè)量傳感器的閥值；g_ShuXianFaZhi 是數(shù)線灰度測(cè)量傳感器的閥值。六、常見問題分析實(shí)現(xiàn)要素：a.重力分配。重力分配，前后左右是否均衡，決定了機(jī)器人行動(dòng)是否靈活穩(wěn)定。b.主動(dòng)輪的距離。輪距越大就越穩(wěn)定，輪距越小就越靈活，選