Parallax機器人在學科競賽訓練中的應用

【摘要】：Parallax機器人是一套用于學生機器人創新實踐的組件式的機器人套件。本文以Parallax機器人平臺為基礎設計和開發輪式避障小車，在圖形化的編程環境下，讓機器人運動起來。該平臺也能很好地作為學生參加各類機器人競賽的載體，成為激發學生們學習興趣、引導學生積極探索和培養創新性思維的良好平臺。

【關鍵詞】：Parallax;輪式機器人;避障;機器人教育研究

機器人技術是集機械、電子、計算機、人工智能等眾多領域的先進技術。伴隨著世界范圍內科學技術的迅猛發展，使機器人逐漸走進人們的視野，并滲透到我們生活的各個領域，使人們對其應用也變得越來越廣泛。近年來各大高校逐漸重視學科競賽，滁州學院更是將學科競賽作為深入推進創新創業教育的重要抓手，多措并舉推動“全員參賽”，保證大學四年期間每人至少參加一項學科競賽，以培養學生的工程開發能力和創新實踐能力。本文闡述了Parallax機器人的特點，及在機器人學科競賽培訓中引入Parallax機器人的必要性，探討了Parallax機器人的應用方案和實踐過程。

1、Parallax機器人的特點

Parallax機器人由數百個零件拼接組成，其中包括驅動方式、運動控制方法、感知系統等。與傳統的智能小車相比，它具有如下特點[1]：

1.1零件的多樣性

Parallax機器人的各種零件、傳感器之間可以自由組合，學生可以自由動手按照意愿組裝完成機器人，學生通過這個過程可以提高動手能力。

1.2 Parallax機器人開發板與Arduino輕松結合

parallax機器人的核心控制元件為BOE Shield-Bot開發擴展板，Parallax機器人是將Arduino開發板，BOE Shield和車體機構這三者進行結合。

Parallax機器人的軟件是基于Arduino的集成開發環境， Arduino是一類便捷靈活、方便上手的開源電子原型平臺包含硬件和軟件，并且這些硬件通常都已經帶有了兼容Arduino控制的函數庫[2]，讓人們更加簡單方便的控制機器人。

2、Parallax機器人在學科競賽中應用的必要性

由于Parallax機器人是由眾多零件拼接組裝而成，操作簡單，便于上手，在學科競賽中使用便于激發學生的興趣，創造性及動手能力。

2.1增加學生對所學內容的理解及應用

在搭建機器人的過程中會涉及到驅動方式、運動控制方法、感知系統等專業知識，便于課堂講授內容的理解和吸收，強化了專業能力[3-4]。

2.2鍛煉學生的動手能力及創新思維

比賽過程中所使用的機器人均需手動組裝，并且機器人零件具有通用性和可重組行，學生在此過程中可以較好的鍛煉動手能力。同時，學生可以自行設計機器人樣式，從而增加了學生的想象力及創造性。

因此，在機器人學科競賽中引入Parallax機器人是很有必要的。

3、Parallax機器人在學科競賽中的應用

3.1項目分析

拼裝一個觸碰式導航的智能車，編寫Arduino程序，使得機器人可以根據觸須傳回的數據進行分析，實現避障導航的功能。

3.2項目設計

BOE Shield-Bot根據觸須碰觸障礙物的狀況給予不同的回應動作。當遇到障礙物時：

（1）若兩個觸須均碰觸：BOE Shield-Bot倒退1秒鐘，接著向左轉120度角，接著繼續直線前進。

（2）若僅有左邊觸須碰觸：BOE Shield-Bot倒退1秒鐘，接著向右轉60度角，接著繼續直線前進。

（3）若僅有右邊觸須碰觸：BOE Shield-Bot倒退1秒鐘，接著向左轉60度角，接著繼續直線前進。

4、結論

將創意之星機器人應用到學科競賽中，不僅豐富了實踐教學內容，而且促進相關專業建設的協同發展。依托專業優勢，以機器人為載體，營造創新教育氛圍，開展創新教育活動，進行開放式創新實踐，鍛煉學生動手能力。通過自主學習及組裝機器人，可以使課堂講授知識變得更有趣味性，學生主動學習專業知識，從中探索其中的奧秘，大大提高了學生創新意識與能力以及團隊合作能力。

參考文獻：

[1]牛玉艷.創意之星機器人在機電實踐教學中的應用[J].甘肅科技.2015， （31）23：51-52.

[2]紀欣然.基于Arduino開發環境的智能尋光小車設計[J].現代電子技術.2012，35（15）：161-163.

[3]周軼.博思維龍智能教育機器人在機器人教育中的應用[J].信息技術教育.2006（5）：91-92.

[4]李一浩，裴旭明，李宏偉.Arduino開源硬件引入機電專業課程實踐教學.2015（1）：61-63.