機器人團隊獲獎總結及團隊介紹

-.z.工業(yè)大學機器人競賽獲獎總結與團隊介紹工業(yè)大學機器人團隊自創(chuàng)立以來，得到了學校、學院各級領導的大力支持，在指導教師和團隊成員的共同努力下，參加的各項比賽均取得了優(yōu)異的成績。特別是今年8月下旬于舉辦的世界機器人大賽中斬獲亞軍，分別獲得一等獎1項和三等獎2項的喜人佳績！此外，今年5月份于舉辦的第四屆省大學生機器人競賽中也獲得一等獎1項，二等獎2項、三等獎2項的佳績?！矆F隊在2017世界機器人大賽所獲獎項〕機器人團隊成立于2017年1月。成立之初，來自不同專業(yè)和班級的30多名學生為了共同的愛好走到了一起，但其中多數(shù)人對機器人了解很少，為了解決團隊成員沒有機器人根底的問題，杰教師和尚慶松教師特別對此開展了4天系統(tǒng)而全面的理論和實踐培訓。培訓時，每人一臺電腦，教師每講一步，團隊成員動手操作一步。第一天的培訓，教師深入淺出地講解了AVR控制器的各種端口的使用方式以及與外部各種傳感器的連接使用，指導團隊成員安裝和使用NORTHSTAR開發(fā)軟件，介紹了仿人機器人1V1比賽工程的規(guī)則、搭建技巧、以及各種機器人構件的使用方法，最后教師給團隊成員留了兩個小時動手練習這一天所講容并搭建出一臺簡易機器人。經(jīng)過這一天的培訓，團隊成員對機器人的興趣和激情大增，培訓取得了很好的效果。在后三天的培訓中，教師按照第一天的培訓方式，向團隊成員講解了LUBY控制器的使用、程序下載方法、多種上位機開發(fā)軟件的具體操作、各個比賽工程的規(guī)則和搭建方案等。最終篩選出了較為優(yōu)秀的10余人留在團隊,為后期比賽做準備。通過這次培訓，團隊成員們對機器人有了初步認識和了解，并認識到即將要做的機器人工程，涉及到數(shù)據(jù)運算，物理原理，電子技術，機械構造，和程序編寫等相關知識，既要動腦演算設計，又要動手搭建構造，將書本所學的知識融合在一起進展實踐應用，考驗著團隊成員們的綜合運用知識的能力。也正是這次培訓，為團隊成員后期對機器人的搭建與程序的編寫以及調(diào)試打好了堅實根底?！矆F隊成員在實驗室搭建機器人〕培訓過后，團隊就緊而有序地準備比賽。機器人的搭建與設計，看似只要把每一個部件裝上就行，但實際動手操作起來，卻沒想象中的則簡單。機器人比賽工程不僅考驗學生的理論知識和動手實踐能力，還考驗著學生對各個傳感器、控制器運用的熟練程度。為此，教師和尚教師結合團隊的實際情況，把比賽的準備任務分成三個階段來完成。第一階段從根底做起，熟練掌握每個單元模塊的使用；第二階段制定比賽的初步方案策略；第三個階段進展方案策略以及程序算法的優(yōu)化。第一個階段，傳感器和控制器連接調(diào)試。光電、灰度、傾斜、光敏，聲音，壓力，攝像頭等各種傳感器、控制器及構件之間的連接和使用，看似簡單，使用時卻出現(xiàn)這樣或那樣的問題。團隊成員在使用光電開關傳感器時，出現(xiàn)了在同一條件下控制器獲得的信號時有時無的問題，通過團隊的商量討論和查閱資料，了解到光電開關傳感器可以通過旋轉其后面的電位器來調(diào)節(jié)控制開關信號的距離，而這個距離超出70cm后，信號將不穩(wěn)定甚至失去控制作用；在使用傾斜傳感器時，團隊成員設定了在傾斜了一定角度后再執(zhí)行相應命令，而實際出現(xiàn)的問題是如果傾斜速度較快或帶有些許震動，即使實際傾斜角度不到設定值，也會執(zhí)行設定命令，對于這個問題，團隊成員們討論并實驗了多種方法，但成效并不顯著，最后在教師的指點和啟發(fā)下，采用了在程序中對信號分時檢測并屢次判斷的方法，使得問題得到較好解決。正是這些問題的出現(xiàn)，讓團隊的每一個成員對機器人各個模塊的使用不再僅僅停留于理論上，而是在實際應用中獲得相應的使用技巧。第一階段的訓練，團隊熟練掌握了各種傳感器、控制器、舵機的使用，知道了各種傳感器在各種情況下使用的區(qū)別與考前須知，這些都為以后的比賽打下了堅實的根底?！矆F隊在實驗室調(diào)試機器人〕第二階段，比賽準備。各隊按照省賽規(guī)則的要求，制定了初步方案并分組搭建機器人和制定程序算法。由于任務量比擬大，每個隊伍的隊員都進展了細致的分工，這樣協(xié)調(diào)合作，每個人都能專注于自己所負責的模塊并能更好的挖掘該局部的潛能和優(yōu)勢。比賽規(guī)則對機器人的外形尺寸、總體重量、進攻方式等方面做了嚴格規(guī)定，各個小隊成員在實際搭建機器人的過程中需要時刻注意。機器人的搭建看似容易，但真正做起來，卻是非常頭疼的一件事情，它不僅考驗著隊員們的動手能力，還考驗著隊員們的耐性。由于機器人的每個構件都是相互關聯(lián)的，如有一步搭錯或者需要更改，都會關聯(lián)到多個構建的拆裝，而且每一步的拆裝都需要消耗大量的時間和精力。搭建的過程也是一個嘗試的過程，有時理論上認為可行的方案，在實際中又會遇到這樣或那樣的問題。既使整個機器人按照預定方案搭建完整后，如果需要更換一個小零件，也可能需要全盤皆動。隊員們有時就會遇到機器人部螺絲松動或滑落的情況，而解決這個很小的問題往往需要拆掉機器人的大局部構件。由于比賽規(guī)則要求機器人在登上擂臺與對方對抗過程中不能掉下擂臺，否則判輸，為了盡量不讓機器人掉下擂臺，團隊采用了兩種方案，第一種是利用擂臺上灰度漸變的特點，使用4個灰度傳感器檢測自己所處的位置進而防止掉下擂臺；第二種方案是利用4個紅外光電傳感器檢測擂臺邊沿進而防止掉下擂臺。由于第一種方案能夠依靠灰度傳感器檢測擂臺上的灰度值，機器人對自己所處的位置和方向能夠進展更加準確的判斷，從而更加平安。然而問題是，灰度傳感器的輸出值是個模擬量，即使同一條件下測得的灰度值也會有一些偏差，而且不同灰度傳感器制作時的參數(shù)不同，同一灰度兩個傳感器讀取的值可能差距很大，這也給編程上帶來了很大的困難。第二種方案中的紅外光電傳感器是個開關量傳感器，讀取的值要么為0，要么為1，使得編程算法更加容易，但這種方案機器人只有到達擂臺邊沿后才能獲得紅外光電傳感器的值，且在擂臺部不能獲得位置信息，很容易在到達擂臺邊沿時被敵方推下擂臺。在綜合考慮了每種方案的利弊后，團隊決定采取第一種方案，這也使得隊員們在設計機器人位置檢測算法上花費了大量的時間。在經(jīng)過屢次改良和程序優(yōu)化后，最終成功地實現(xiàn)了機器人準確檢測自己所處的位置和方向，從而為后來的制敵策略打下了很好的根底。通過團隊成員的不斷努力和教師們的點撥指導，各個工程組在不斷的嘗試中完成了本階段的工作，為下一個階段的策略方案優(yōu)化做好了充分的準備。第三個階段，機器人策略和程序算法優(yōu)化。此時距離省賽還有不到一個月的時間，為了能在比賽中獲得好的成績，團隊中的每個人都不約而同的對自己提高了要求，課余時間都在實驗室不斷的調(diào)試，經(jīng)常會為了解決一個問題熬到深夜。由于團隊的機器人數(shù)量較少，每個工程的比賽只有一個機器人，在平時的調(diào)試過程中難以真正模擬兩個機器人對戰(zhàn)，只能憑感覺和想象來制定、優(yōu)化相應策略，難免不能預測在實戰(zhàn)中又將發(fā)生的各種情況，這也為后來比賽留下了不少漏洞。為了盡量減少策略上的漏洞，各個小隊共同商量，相互借鑒其中的優(yōu)點，并經(jīng)常向教師和尚教師請教遇到的難題，共同商量對敵策略。通過一步一步地改良、優(yōu)化，最終確立了比賽的最正確策略和程序算法，同時也為省賽做好了充分的準備?！仓笇Ы處煘槲覀儓F隊成員答疑解惑〕在準備省賽的這段時間里，團隊的每個成員按照教師和尚教師的要求，每天簽到、簽退，每隊每人在周末需制定下周將要完成的任務和對本周任務的完成進度以及對遇到的困難作出總結和報告，通過這種形式，大家每天的目標變得比擬明確，也更有興趣。每天把那些經(jīng)小組討論，查閱相應書籍，網(wǎng)上搜索相關資料后仍未能解決的問題收集記錄下來，到周末總結的自由討論環(huán)節(jié)，教師和尚教師與整個團隊在一起共同商討解決方案，這樣一來，原來可能困惑好幾天的難題通過教師們的細心指導和大家一起的交流討論，大局部都能得以解決或有相應的解決思路。雖說這一路充滿坎坷困難，然而也正是這些困難和障礙的存在，使得各個小隊在不停的磨合和共同協(xié)作中有了很好的默契程度，共同解決困難的能力得到了很大程度的提升，團隊成員之間無形之中也變得更加嚴密和團結?！矆F隊參加省機器人大學生機器人競賽合影〕省賽如期而至，在指導教師的帶著下，各小隊滿懷信心參加比賽。當時每個隊伍僅給15分鐘的現(xiàn)場調(diào)試時間，對每個隊來說無不是個挑戰(zhàn)，雖說時間緊迫，但賽場上每隊隊員都能靜下心，明確分工，各司其職。數(shù)據(jù)測量、分析調(diào)試、方案優(yōu)化、硬件整改等一步步有序進展。下午緊而又劇烈的比賽還是到來了，在此過程中發(fā)現(xiàn)其實不少隊都是由于現(xiàn)場調(diào)試沒做好、場地的改變等暴露出的各種問題，導致機器人掉下擂臺而失分，這也是最根底而又最需細心的局部了。開場進展比賽的是仿人組1V1工程，在第一局與對手的比賽中，不幸戰(zhàn)敗。在比賽場地旁的教師和尚教師目睹了這一狀況后，指出了該小隊機器人的缺乏之處并指導小隊成員調(diào)整方案。在隨后的復活賽中，該小隊一路過關斬將，一次次成功晉級，最終獲得一等獎的優(yōu)異成績。接下來的無差異1V1工程的比賽，在前兩局都成功晉級，但在接下來的一場比賽中，對手很靈敏，每次都能夠準確地找到我方機器人的位置并迅速做出攻擊，然而我方的機器人卻在尋找對手方面很是欠缺，這也就導致屢次被對手捕捉到側面等薄弱區(qū)，最終不幸戰(zhàn)敗，僅獲得二等獎，其他三小隊也在其他工程中獲得二等獎1項和三等獎2項的優(yōu)秀成績。 〔團隊成員在省賽賽場調(diào)試機器人〕通過這次比賽，團隊成員見到了更加優(yōu)秀的團隊，對機器人有了更深的認識，同時也發(fā)現(xiàn)了自己的缺乏以及要努力的方向。團隊成員們就一直在思考，怎樣才能讓機器人靈活自如，并在遇到敵人時都能夠及時進展攻擊；怎樣才能在保證自己平安的條件下，通過手臂的動作將對方擊敗等。對此，教師和尚教師屢次和團隊一起討論分析比賽中出現(xiàn)的各種問題以及外校比擬優(yōu)秀的團隊的策略思想，給了我們很大的啟發(fā)，同時也為以后參加的比賽積累了豐富的經(jīng)歷?！矆F隊在省機器人大賽所獲獎項〕由于在這次省賽中表現(xiàn)優(yōu)異，工業(yè)大學機器人團隊得到了2017世界機器人大賽組委會的參賽邀請。2017世界機器人大賽于8月23日在舉辦，它是我國機器人領域規(guī)模最大、規(guī)格最高、國際元素最豐富的活動，是中國電子學會、國際機器人競技與創(chuàng)客教育聯(lián)盟共同主辦，教育部創(chuàng)新方法教學指導委員會等單位支持的極具創(chuàng)新性和欣賞性的科技競賽，領導、教師和團隊中的每個成員都高度重視這次比賽。為了能有更多的時間準備世界機器人大賽，團隊成員們這個暑假都選擇了留在學校準備比賽。教師和尚教師屢次給我們召開會議，介紹世界機器人比賽的規(guī)則，商量比賽的策略和制定任務進度方案，并結合團隊實際情況，最終確定了3個隊伍參加這次比賽。〔團隊用于參賽的機器人作品〕這次世界機器人大賽的比賽規(guī)則和省賽的規(guī)則雖然有一樣之處，但是差異也不小。對于無差異輪式機器人1V1比賽工程而言，最大的區(qū)別就是世界賽要求機器人在擂臺下時能夠自己尋找并登上擂臺。如果不能成功登上擂臺，將很快被淘汰。結合省賽的參賽策略和經(jīng)歷，該小隊最終采取了用加長的構件與固定在機器人底盤上的舵機轉軸相連的方案實現(xiàn)自主登臺。后續(xù)的實驗測試證明小隊的想法是可行的。解決了登臺難題后，接下來的主要任務就是擂臺上的攻敵策略以及防掉臺。該工程小組對省賽出現(xiàn)的檢測敵方不準和攻擊性差的問題進展了分析，決定降低前方和前方模擬量紅外傳感器的位置，并用增裝的開關量紅外傳感器與模擬量紅外傳感器配合使用檢測敵人，同時在省賽的根底上對攻擊策略做了較大的改良，實驗說明該小隊的思想策略是正確的。而對于仿人機器人1V1工程組的比賽來說，世界機器人大賽的規(guī)則與比省賽的規(guī)則要求更加苛刻。特別是在機器人的搭建和傳感器的安裝方面，世界機器人大賽對機器人底盤下傳感器的數(shù)量、腿部特征、整體高度等都做了嚴格的說明。面對如此苛刻的規(guī)則要求，小組成員們不得不重新商討制定新的方案和策略。在屢次商討后，隊員們決定在保存省賽機器人底盤搭建方案的前提下，在底盤下方使用3個灰度傳感器來檢測機器人在擂臺上所處的位置，并用多節(jié)舵機固定架作為腿部來增加機器人的高度。除此之外，為了擺脫機器人套件生產(chǎn)商開發(fā)的編程軟件不能使用中斷和定時器的限制，隊員們決定使用eclipse開發(fā)軟件作為編譯環(huán)境，這也使得機器人的策略和算法實現(xiàn)更加靈活和方便?！矆F隊在實驗室調(diào)試機器人〕在準備世界機器人大賽的過程中，教師與尚教師的不斷的支持和指導讓團隊中的每一個人更加自信。由于省賽消耗了一局部機器人構件和傳感器，在準備世界賽的過程中出現(xiàn)了紅外光電傳感器、傾斜傳感器、灰度傳感器以及備用電池緊缺的情況，教師們得知這一情況后，立即與商家聯(lián)系購置，使得各小隊能夠正常順利地準備比賽。為了讓團隊在準備比賽的過程中少走些彎路，教師們每隔3天左右都會來查看各小隊的進度、了解各小隊遇到的難題，并在一起商討解決方法，給團隊成員們帶來了很啟發(fā)和幫助。由于暑假時間緊迫，各個小隊為了使自己的機器人在比賽中獲得更好的成績，經(jīng)常調(diào)試到深夜。在經(jīng)過無數(shù)次的調(diào)試和完善后，各小隊已經(jīng)為即將到來的世界機器人大賽做好了充分的準備。〔團隊參加2017世界機器人大賽合影〕世界機器人大賽如期而至。在教師和尚教師的細心安排下，各小隊已經(jīng)把調(diào)試好的機器人以及一些備用元件和工具放入箱子封裝起來，準備向出發(fā)。這次比賽和上次省賽大有不同，不僅參賽隊伍極多，而且名校眾多，我們每個隊員都感到莫大的壓力，但既然來了就必須認真做好?！矆F隊成員在賽場調(diào)試〕第一天是調(diào)試和場地適應時間，團隊的每一個人都早早地到了賽場進展調(diào)試，各個小隊分工明確，數(shù)據(jù)測量、程序優(yōu)化、下載驗證等工作有序進展。經(jīng)過兩個多小時的努力，根本完成了賽場調(diào)試工作。在后來調(diào)試場地的屢次測試過程中，一旁的尚教師發(fā)現(xiàn)了無差異輪式1V1工程組的機器人偶爾會出現(xiàn)卡在擂臺上不能上臺的問題，這雖然是個小概率事件，但是如果在比賽時出現(xiàn)了，將會導致輸了整場比賽的致命后果。在和隊員們溝通交流后，尚教師指出了用傾角傳感器檢測與多個紅外配合檢測這兩種方案，由于傾角傳感器會由于機器人在與敵方擊打產(chǎn)生震動的過程中發(fā)生誤判，經(jīng)過綜合考慮后，最終選擇了多個紅外配合檢測的方案，并立即對程序進展了優(yōu)化。測試說明這一改良非常成功。當天晚上，為了確保機器人在第二天的比賽當中正常運行，團隊成員們對機器人的傳感器、連接線、構造件等進展了一次細致檢查。無差異輪式機器人1V1工程組的成員在檢查過程中發(fā)現(xiàn)機器人的一個舵機偶爾會出現(xiàn)不受命令控制的情況。隊員們經(jīng)過商量討論后，認為出現(xiàn)這種問題有3種可能，第一種可能是舵機線松動或斷路，第二種可能是程序有問題，第三種可能是舵機損壞。接下來隊員們在更換了舵機線、單獨寫命令程序控制舵機測試后仍然不能找到導致問題的原因，只能認定舵機可能損壞。由于舵機安裝在機器人部，更換舵機意味著要拆掉機器人的大局部構建，在拆與裝之間將花費大量的時間，而此時已是夜晚10點多。在衡量了利弊后，隊員們決定犧牲大量休息時間更換舵機。在團隊的共同努力下，成功完成了各項安裝任務。經(jīng)過測試，以前出現(xiàn)的問題被成功解決了，隊員們懸著的心終于放了下來，而此時已是凌晨兩點多鐘。問題的成功解決，