談談參加青少年機器人比賽的應對措施

施葦范

摘要：青少年機器人比賽是中國科協(xié)面向全國青少年開展的一項普及性科技教育活動。本文通過我參加幾屆青少年機器人比賽的親身經(jīng)歷，總結(jié)了幾點應對措施，以期能對參加青少年機器人比賽愛好者提供一些啟發(fā)。

關鍵詞：機器人;比賽;措施

我國的青少年機器人比賽于2001年創(chuàng)辦，是中國科協(xié)面向全國青少年開展的一項將探究性學習、技能培養(yǎng)、知識積累融為一體的普及性科技教育活動。參加青少年機器人比賽，不但開闊了廣大青少年學生的視野，而且改變了我們對一些問題的認知，學到了許多平時難以學到的知識。機器人比賽作為一個逐漸興起的高水平比賽，需要參與者擁有豐富的想象力和創(chuàng)新精神，需要不斷去挖掘編寫程序的技巧，不斷優(yōu)化自身所掌握的編程方法，進而提高編程的效率與準確率。以下是我對參加機器人比賽的一些個人見解。

一、熟練掌握基礎部件，為拼裝打下堅實基礎

以我之前參加的機器人足球比賽為例，機器人足球比賽最困難的不是在場上，而是在賽前機器人的拼裝。機器人的拼裝要求參賽者極其熟悉自己的機器人，要知道機器人復雜的結(jié)構(gòu)，只有各個部件處于正確的位置才能組成一個“正確”的機器人。正所謂“千里之堤，毀于蟻穴”，任何一個部件的錯誤都會導致整個機器人的故障，因此在練習拼裝的過程中要注意對于基礎部件記憶的訓練，熟悉各個部件的作用和配合，這樣才能有方向有目的地去拼裝，進而提高拼裝機器人的效率與準確率。由于機器人基本結(jié)構(gòu)包含各式各樣的架構(gòu)設備，例如足球機器人在硬件設備方面包括機器人基本結(jié)構(gòu)、采集裝置（攝像頭、視頻卡和各類傳感器等）、CPU和WIFI發(fā)射裝置，而在拼裝時就要考慮這些結(jié)構(gòu)各自有什么作用，這樣就知道了選用什么樣的連接架構(gòu)最合適。例如視覺系統(tǒng)（攝像頭、視頻卡、傳感器）是機器人的眼睛，作為足球運動員自然要“眼觀六路”，所以攝像裝置或傳感器就應安裝在機器人的各個側(cè)面以保證足球機器人對足球的準確探測。只有熟悉了基礎部件才能保證我們在拼裝時省時省力。

二、重視培養(yǎng)合作精神和創(chuàng)新能力

合作是人類生存和發(fā)展的動力，也是提高創(chuàng)新能力的重要途徑。通過合作探究，參賽選手可以獲得有用信息來填補自己在信息、知識和能力方面的空白，并獲得心理上的成就感，提高知識水平和促進自身解決問題的能力的發(fā)展。在機器人比賽中，要建立科學合作小組，同時要求參賽者認真思考問題，運用集體思維解決比賽問題;小組成員要大膽發(fā)表見解，培養(yǎng)良好的溝通技巧，善于傾聽和尊重他人的意見，學會找到各部件之間的內(nèi)在聯(lián)系，掌握拼裝的技巧。在一次基本技能比賽中，我們是用拾取裝置使用的模仿人類手掌拿取動作制作的機械爪和機械臂，將物品拾取到收集裝置，這種機構(gòu)對于裝載工具來說過于笨重，拿取物品的速度很慢，效率很低。因此我們小組的成員一致決定進行技術改造，經(jīng)過大家集思廣益，在對比了好幾個方案后，優(yōu)選出在機械設備上粘上膠帶來粘連物品的方案，經(jīng)過現(xiàn)場實踐檢驗，參賽小組內(nèi)確定了這個方案是可行的，并決定使用、優(yōu)化這個方案。而這個方案最關鍵的問題就是膠帶的選擇問題，剛開始時我們選擇了普通的絕緣膠帶，這種膠帶粘性很強，很輕易能將物品粘起，可是這種膠帶彈性太大，粘上物品后很難扯出膠帶。我們對幾種粘性不同的膠帶進行試驗，找到了一種容易扯出但粘性又不錯的膠帶，對原膠帶進行了替換。再一個問題就是膠帶的回收，每一次我們都需要一個組員直接動手卷膠帶，既減慢了速度，又降低技術含量，后來我們改進了設計方案，在回收裝置前加了一個限制裝置，這樣回收裝置處的膠帶不但可以快速回收，而且還可直接用作前置的工作膠帶。這次比賽使我認識到了合作的重要性。在平時訓練中，參賽者應重視培養(yǎng)自己的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)自己的想象力，特別是團結(jié)協(xié)作能力，并不斷發(fā)散自己的思維，這樣才能在比賽中事半功倍。

三、拓寬知識面，加強對程序的了解

如果說硬件是一個機器人的肉體，那么程序就是機器人的靈魂。編寫的程序的好壞在很大程度上決定了比賽的輸贏。因此在編寫程序時，參賽者首先要明確比賽的要求，而后再按照比賽要求創(chuàng)建相應的物理系統(tǒng)的數(shù)學模型，再在計算機系統(tǒng)上進行運算，即是進行機器人系統(tǒng)仿真。然而很多時候比賽提出的要求是我們平常沒有見過或是沒有研究過的，這些問題是為強化參賽者能力而提出的，解決這些問題要求參賽者充分調(diào)動自己的知識儲備，那么平時知識面的廣闊就很重要了。例如在機器人足球比賽中，參賽者就需要根據(jù)現(xiàn)場情況決定采用分區(qū)法或相對位置法等進行防守，是否在決策中加入對控球的判斷，這對參賽選手的編程水平提出很高的要求。所以拓寬知識面是很重要的。

總的來說，在機器人比賽時一定要把抽象問題變成具體問題，把繁雜的問題變成簡單的問題，致力于揭示機器人概念與實際問題之間的內(nèi)在聯(lián)系。機器人比賽特別注重實踐技能和邏輯推理，參賽者要通過分析實際情景并進行深入探索，進一步了解比賽問題的產(chǎn)生過程，找出其中蘊含的解決辦法。因此我們在平時訓練和學習過程中一定要養(yǎng)成良好的思考習慣，要樂于思考，勤于思考，精于思考，對知識不斷地加以積累，對我們自己的知識框架不斷進行優(yōu)化，這樣才會具有舉一反三解決問題的能力。在比賽時，才能做到不慌不忙，才能在比賽中具備一定的優(yōu)勢，進而贏得比賽的勝利。

參考文獻：

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