WER機器人及應用技巧

李昊

山東省淄博第四中學2015級08班

WER機器人及應用技巧

李昊

山東省淄博第四中學2015級08班

“世界教育機器人大賽·WER工程創(chuàng)新賽”是一個針對全球中小學生的一項機器人比賽項目，這個比賽是要求選手自己設計機器人并且進行編程去完成任務，本項目的機器人可以是多種多樣的，但大部分都是以雙輪驅動的五灰度、七灰度小車，而且這項比賽每一年都會有一個不同的主題，又會有相應的任務，今年的主題是“工業(yè)時代”，雖然說每年的主題不同，但是只要掌握了基本要領，完成起來還是相對容易的。

在我看來，這個比賽的創(chuàng)新點在于它不像是其他的機器人比賽有規(guī)定樣式的機器人，選手們可以自由搭建。WER機器人場地分為兩層，為白底黑線，一共兩輪比賽，每輪比賽有三分鐘的時間，并且不同的任務又有不同的分值，所以在大量的任務面前，有恰當的策略是十分重要的。

通過不斷地練習，我也總結出了許多解決問題的方法與技巧，下面我從不同的方面進行介紹。

1.搭建

WER機器人的零部件類似于樂高積木，所以搭建起來十分容易，并且易于拆裝。但搭建的關鍵是要適應每一個任務的要求，通過平時的不斷訓練也會不斷總結出更適宜每一個任務的搭建方式，但在搭建時也有許多細節(jié)需要考慮，比如底盤太低可能在不平整的場地上減緩速度或影響轉彎。某些結構看似完美，但可能會阻礙舵機的轉動，后果嚴重還可能損壞舵機。繞線要選擇合適的方位，不然可能會阻礙運動或占用大量空間影響搭建。搭建時不要只注意解決當下的問題，而求得了質量卻失掉了速度，要注意任務完成的效率，就應該盡可能的將多個任務的部件結合在一起，保證各部件相互協(xié)調，互不影響，一次出發(fā)完成多項任務，做到這一點，才能得到更高的分數。

2.程序

WER機器人的程序相對簡單，但又有其局限性，WER機器人的程序編寫是在“VCJ”圖形化編程軟件中進行的，圖形化編程的優(yōu)點是簡便，容易上手，便于初學者的學習和使用，而它卻沒有代碼程序那樣靈活。在此之前我曾參加過另一個機器人比賽，那個項目的機器人程序為代碼程序，是C++語言，再加上我對于C++掌握比較熟練，所以在某些任務可以自己編寫函數再導入主函數，實現起來較為方便，而圖形化編程則不能這樣實現，只能通過其內部自帶的函數和功能來相互結合來實現。

在這里我介紹一下WER機器人編程的一些基本工具。首先在每一個主程序下必須有初始化，不然機器人就不會按照指令運動。每個機器人必備的一個程序就是環(huán)境采集，每當機器人進入一個新的環(huán)境中時，就要先啟動環(huán)境采集程序對環(huán)境進行采集，環(huán)境采集對于機器人的巡線具有重要的作用。剛開始練習時，我就犯過因為忘記在環(huán)境采集前加初始化，導致機器人在環(huán)境采集后仍不能巡線的低級錯誤。在本項目中用到的基本是巡線模塊中的程序和電機與舵機的轉動程序。路口巡線是最常用的巡線工具，它的作用是檢測路口，所以通過路口巡線來找到路口，之后再執(zhí)行其他操作。但路口巡線只能檢測出粗線，而細線的灰度值較小，不易測到，所以這時就要用到高級巡線。高級巡線是讓某個傳感器測到某值或某范圍內值時，機器人再執(zhí)行之后的操作，所以可以先用灰度傳感器測量細線的灰度值，然后再設計程序尋找細線。但由于細線的灰度值較小，所以自帶的轉彎程序也不能使用，這時可以借助啟動馬達用延時讓中心灰度離開當前的線，然后再讓其尋找細線即可。此外，啟動馬達還可以利用合理的延時，使機器人通過捷徑去完成任務，即不巡線完成任務，但是這里我不推薦這種方法，因為這種方法要求準確度較高，還與機器人的電量有關，但是利用這種方法讓機器人完成任務后返回起點還是較為方便的。最后一個常用的巡線工具就是按時巡線，顧名思義，按時巡線就是按規(guī)定的時間巡線，它常用于完成任務時，為了使機器人與任務平臺對準，而采用低速按時巡線來調整車頭。

除了巡線之外，最重要的就是舵機與電機了，大多數任務都要靠它們來完成。多級的轉動角度是-150°—150°，在設計程序時首先要對舵機進行初始化，即選擇舵機端口與舵機的初始角度，在調整角度時，應先利用機器人主機來確定角度，避免導入程序后機器人的其余部件影響舵機的轉動，損壞舵機，同時這樣也可以提高精準度，若是舵機還沒運行到指定位置就停止，那就可能是延時時間過短，可以適當增加延時。電機的操作是比較容易的，這里就不多說了。

3.實際應用的技巧

由于任務繁多，機器人只允許30cm的長寬高的大小，所以一定要好好利用空間，或者是在機器人離開出發(fā)點時利用舵機將機器人展開。主機的安放也十分重要。安裝手冊上主機是縱向防止，但這樣會浪費空間，所以可以將主機緊貼貼車尾橫向放置，來提高空間利用率。在比賽前一定要將機器人的輪子擦干凈，不然會在上坡時打滑。在任務的完成中合理利用物理知識也是十分重要的，比如有許多項目可以利用慣性來完成，但是由于機器人速度大而帶來的慣性也是需要解決的一個重要問題，還有許多任務可以借助萬向輪的重力作用來完成。在設計程序時也有許多技巧，比如機器人不能按照轉彎程序來轉彎時，可以考慮讓機器人沖過路口零點幾秒然后再執(zhí)行轉彎。機器人的舵機能夠初始化，而電機卻不能，我們可以在機器人出發(fā)前看好任務的旋轉把手的方向，然后手動調整電機與其垂直，便于對接轉動。機器人電機與舵機的速度與合理的延時也十分重要，不同的任務和路線都有最適的速度與延時，在不斷地練習中可以慢慢發(fā)現最適的值。

WER機器人中的技巧有太多太多，在這里是不能一一介紹的，當然每一個任務的完成方式都不是固定的，在不斷創(chuàng)新與思考任務的完成中，會有很大的收獲，也會體會到WER機器人的魅力所在。