創(chuàng)新思維勇奪冠

宋詩雨

在2016年機(jī)器人奧林匹克中國區(qū)的比賽中，我參加了人形機(jī)器人挑戰(zhàn)項(xiàng)目的比賽，并獲得中學(xué)組的冠軍?；仡櫛荣?，一幕幕仍歷歷在目。

按照比賽規(guī)則要求，此次人形機(jī)器人挑戰(zhàn)項(xiàng)目包括投擲和競走，兩者綜合成績?yōu)閰①愡x手的最終成績。

人形機(jī)器人投擲項(xiàng)目比的是機(jī)器人投擲物塊的遠(yuǎn)近。通過觀察，我發(fā)現(xiàn)機(jī)器人的投擲成績在比賽中幾乎起到?jīng)Q定性的作用，是拉開比分的關(guān)鍵。投擲程序的編寫很簡單，無非是彎腿、向后調(diào)整重心，同時(shí)向后擺臂，手臂向前擺動(dòng)，擲出物塊。這是在賽場上最常用的一套程序，這套程序能取得的成績最遠(yuǎn)是30厘米，而投擲成績的滿分卻是130厘米。很顯然，按照以往的編程操作，不會(huì)有非常理想的成績。

我試著用物理知識來分析投擲過程。在最初的投擲程序中，機(jī)器人雖然有一定的初速度，但機(jī)器人的手臂給物塊的力很小，導(dǎo)致物塊的加速度很小。比賽對機(jī)器人的高度有限制，不能超過50厘米。投擲的瞬間，物體所處的高度恒定，所以在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間恒定，而初速度不變，因此只要加大物體的加速度就可以加大物塊的水平位移。在物塊質(zhì)量不變的前提下，加大物塊的加速度就需要加大機(jī)器人的手臂給物塊的力。

找到了問題的根源，剩下的任務(wù)就迎刃而解了。在老師的幫助下，我將原有機(jī)器人的胳膊換成軟尺，當(dāng)機(jī)器人的一只手臂勾住另一只手臂并使之有較大幅度的彎曲時(shí)，將物塊放在機(jī)器人的手臂上，兩只手臂松開的瞬間，物塊彈出，因?yàn)槭艿捷^大的彈力的作用，物塊可以飛出很遠(yuǎn)，甚至能超過150厘米。

就這樣，我輕松地拿到了這個(gè)項(xiàng)目的滿分。

接下來進(jìn)行的是人形機(jī)器人的競走項(xiàng)目。該項(xiàng)目要求人形機(jī)器人走完160厘米路程，用時(shí)最短者勝出。

機(jī)器人走路程序的編程最麻煩，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：機(jī)器人走路時(shí)很難找準(zhǔn)重心，容易走歪。調(diào)整機(jī)器人的速度時(shí)要很謹(jǐn)慎，不同的動(dòng)作對速度的要求不同。比如在踢腿時(shí)，速度可盡量調(diào)快，但在機(jī)器人轉(zhuǎn)移重心時(shí)要放慢速度，“穩(wěn)”為上策。

我在比賽現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)了兩種走路方法：一種是大踏步式，程序約為10步。先讓機(jī)器人的重心完全落在右腿上，抬右腿踢出，落腳。接著調(diào)整重心到左腿，抬左腿踢出，落腳。再轉(zhuǎn)移重心到右腿，抬右腿……如此進(jìn)行循環(huán)。這樣走路邁出的步子大，但頻率慢，重心不好找，要求選手對機(jī)器人的掌控能力很高。

另一種方法是小碎步，每次只邁出一小步，這種走路方式雖然步子小，但頻率極快，重心很好找。

在賽場上，大踏步式走路方式的最短用時(shí)是17秒，而小碎步的最短用時(shí)是11秒，并且比大踏步式的走路穩(wěn)得多，也不易發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

當(dāng)然，兩種走路方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，無論哪種方式，最重要的還是參賽選手的內(nèi)心素養(yǎng)和整體實(shí)力。

我想起了一位參賽選手的話：“調(diào)控機(jī)器人的過程就是發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程，要追求極致，努力做到完美。”不論是人形機(jī)器人的投擲還是競走，都需要有直面問題的韌勁和追求完美的執(zhí)著。（指導(dǎo)老師：徐勤波）