指導學生制作和調試機器人完成滅火任務初探

　　隨著經(jīng)濟和科技的高速發(fā)展機器人教學在學校中將會越來越被重視。指導學生制作和調試機器人完成滅火任務是每一個學生所必須掌握的基本技能，下面針對這一問題談一下自己對這方面的看法。
　　
　　一、滅火場地的研究
　　
　　要想順利完成機器人滅火任務。首先要讓學生熟練了解滅火場地的布局和構造及搜索房間的路線。
　　機器人滅火比賽場地采用國際標準比賽場地，總共4個房間，按照機器人搜索房間的次序不同，走過的路徑長短不同。那么消耗的時間也不一樣；同樣的，機器人行駛的難易程度也不同，因此選擇一條合適的路徑相當重要。
　　按照規(guī)則要求，蠟燭放在任意一個房間內，所以要求搜索房間時使用最優(yōu)路徑。按照搜索房間的次序有以下幾種可能的路徑：
　　(1)4-3-2-I，路徑長度為608cm。
　　(2)3-4-2-1，路徑長度為608cm。
　　(3)1-2-3-4，路徑長度為624em。
　　(4)1-2-4-3，路徑長度為582cm。
　　根據(jù)以上對比，很容易得出最優(yōu)路徑為1-2-4-3，但是考慮到傳感器的安裝位置，機器人到達3號房間門口時無法檢測到火焰，于是采用以下路徑：1-2-3-4-3。
　　第1次進入3號房間時，不檢測火焰，直接退出到4號房間，等4號檢測完后，再進入到3號房間進行檢測。
　　這樣做有兩個好處：一是當火焰在門口相對較近的3或4號房間時，機器人多搜索一個房間會有0.35的減分系數(shù)，可觀的減分系數(shù)相對于多走的路程還是相當有利的：二是可以避免3號房間傳感器無法看到火焰的情況。
　　
　　二、傳感器的研究
　　
　　傳感器是機器人滅火必不可缺少的重要部件，學生只有熟練掌握這一技巧才能完成滅火這一任務。
　　在滅火機器人中主要使用了三類傳感器，火焰?zhèn)鞲衅魇怯脕硖綔y火焰的；紅外傳感器用來測量小車到墻壁的距離，用來定位；灰度傳感器主要是用來識別地面的白線。
　　
　　1　火焰?zhèn)鞲衅?br/>　　遠紅外火焰探頭將外界紅外光的變化轉化為電流的變化，通過主板反映為0-1023范圍內的數(shù)值。外界紅外光越強，數(shù)值越小。因此越靠近熱源，機器人顯示讀數(shù)越小。根據(jù)函數(shù)返回值的變化能判斷紅外光線的強弱，從而能大致判別出火源的遠近。此外，遠紅外火焰探頭探測角度為60°。火焰?zhèn)鞲衅鞯脑砣鐖Dl所示。
　　根據(jù)以上原理指導學生在比賽中，在機器人前方加裝三個以上的火焰?zhèn)鞲衅鱽硖綔y火焰，這樣機器人到達房間門口即可感應到火焰是否存在。從而進行滅火的選擇。
　　2　紅外測距傳感器
　　紅外測距傳感器測量有效距離一般為10～80cm，對應輸出電壓為2.5VNOV。在機器人滅火調試中紅外傳感器安裝的位置是至關重要的，因此如何指導學生安裝并調試紅外傳感器是一個復雜的過程，需要讓學生多方面去練習、調試。
　　3　灰度傳感器
　　灰度傳感器的作用是檢測地面反射光線的強度，使機器人能識別地面顏色的深淺。在滅火比賽中，灰度傳感器主要是用來檢測地面的白線?；叶葌鞲衅魇抢霉饷綦娮璧淖柚禃S著光照強度的變化而變化這一特性制成的。
　　灰度傳感器由兩個主要部件組成：高亮LED和光敏電阻。LED通過串聯(lián)一個限流電阻連到電源兩端，使之提供反射光源。光敏電阻其實是一個能根據(jù)光照強度而變化的可變電阻，在電路中串聯(lián)一個電阻進行分壓，另外在光敏電阻兩端并聯(lián)一個104電容，降低信號干擾?；叶葌鞲衅麟娐啡鐖D2所示。
　　灰度傳是一個運用比較簡單的傳感器只要設置好數(shù)值，安裝好位置就可以了。
　　
　　三、程序編寫
　　
　　程序在機器人完成滅火任務中起到指揮的作用，相當于人的大腦，因此程序編寫的好壞直接影響著機器人滅火的成功與否。這一部分相對于學生來說比較困難，這就要求學生具備較強的邏輯推理和一定的程序知識。學生在寫程序時一定要不斷地探索、調試機器人在運行中所出現(xiàn)的問題，并將這些問題在實施時及時加以改正。
　　總之。機器人滅火調試是一個極其復雜和漫長的過程，學生只有長時間操作，不斷地從失敗中總結經(jīng)驗才能調試出滅火非常成功的機器