任偉

“7月21日至23日，第十八屆青少年機(jī)器人競賽暨2018世界青少年機(jī)器人邀請賽在貴州大學(xué)西校區(qū)新體育館舉行。”

來自鄭州的四個孩子

來到FLL機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽準(zhǔn)備區(qū)的一角，一個男孩坐在凳子上低著頭專注地搭建著他面前的機(jī)器；其余的三個一會盯著電腦，一會回過頭來像是在討論什么，其中一個個子小小、身材瘦瘦的小男孩，與地上的機(jī)器比起來，機(jī)器更顯“身寬體胖”一些。這個小孩告訴記者，他今年9歲，在這個團(tuán)隊(duì)中主要負(fù)責(zé)裝配件和拆配件，來這之前他們每天下午都安排有時(shí)間訓(xùn)練。旁邊另一個小孩接著說，“我們來自河南省鄭州市惠濟(jì)區(qū)大河路中心小學(xué)，我們的機(jī)器模仿了103中學(xué)的那款機(jī)器，里面的程序由我們根據(jù)他們的程序修改調(diào)試出來的。”

一個團(tuán)隊(duì)四個人，各有分工。9歲的小孩介紹了他們的分工，“我負(fù)責(zé)裝配件和拆配件，還有一個也是負(fù)責(zé)裝配件和拆配件的。他們兩個則是負(fù)責(zé)答辯，一個負(fù)責(zé)技術(shù)答辯，包括機(jī)器裝配和編程調(diào)試；另一個負(fù)責(zé)論文答辯，就是根據(jù)今年的主題介紹我們團(tuán)隊(duì)的解決方案。”

裝配機(jī)器已屬不易，但能將屏幕上那些條塊程序編寫出來更讓人贊嘆。不過，他們到?jīng)]覺得有多難。“上面有些標(biāo)志，有的是角度，有的是步數(shù)，一步大約就是一個輪子繞一圈。”回頭一想，賽場上機(jī)器的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等等，不正由這些角度、步數(shù)來確定么！

18個任務(wù)去掉4個

“孩子們過來以后，按照座位號坐好，抽簽，從原有18個任務(wù)當(dāng)中抽掉4個任務(wù)。然后，根據(jù)他們前面做的基礎(chǔ)，更改相應(yīng)的程序來進(jìn)行比賽，共2個小時(shí)的準(zhǔn)備時(shí)間。”FLL工程挑戰(zhàn)賽裁判員楊建榮說道。

本屆FLL工程挑戰(zhàn)賽以“飲水思源”為主題，競賽由現(xiàn)場競技、技術(shù)問辯、課題研究等幾部分組成，旨在培養(yǎng)青少年機(jī)器人興趣和技能的同時(shí)，鼓勵他們關(guān)注社會、積極運(yùn)用科學(xué)和工程技術(shù)知識解決問題。面對著賽場上的隊(duì)員們，楊告訴記者，“他們現(xiàn)在正在更改結(jié)構(gòu)和編寫程序”。

“18個任務(wù)原本是一個整體方案，學(xué)生們在學(xué)校做過。而在賽場上，將會去掉其中的4個任務(wù)不做，并且這網(wǎng)個任務(wù)如果做了的話會翻倍罰分，即倒減3倍分。”在楊看來，“他們能夠根據(jù)任務(wù)，臨場應(yīng)變，去修改程序，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，有創(chuàng)新思維這么一種要求。這樣一來，能夠檢驗(yàn)參賽者的編程能力和搭建能力”。

談話間，兩名學(xué)生來到楊面前，就接到的任務(wù)上的疑惑向他咨詢，楊解釋道，“裝水管是裝水管，換水管是換水管，這是不一樣的，你們要分清管道的顏色。而且水處理完后，要分為清水和肥料兩種進(jìn)行收集！”

機(jī)器人搭建難度不小

相比FLL機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽準(zhǔn)備區(qū)，VEX機(jī)器人工程挑戰(zhàn)賽區(qū)顯得更熱鬧，隨處可見“高高胖胖”的機(jī)器人在地面“自由”行走，有的還“逗樂”一樣將錐形得分座移過來送過去，或是堆得高高的，倒了又堆，堆了又倒……

來自遵義四中的參賽者徐濤同學(xué)告訴記者，這是他第一次參加國賽。他們團(tuán)隊(duì)的四個隊(duì)員均來自遵義四中，一個專門操作機(jī)器，一個人負(fù)責(zé)編程，兩個負(fù)責(zé)搭建機(jī)器人。“我對電腦不感興趣，編程是我們隊(duì)長負(fù)責(zé)的。”徐濤同學(xué)介紹到，他自己就負(fù)責(zé)機(jī)器人的搭建。不過雖然有分工，但其他人的工作我們都了解，比賽過程中都需要相互協(xié)作。

既不能太松，又不能太緊，在徐濤同學(xué)看來，機(jī)器人搭建是個“技術(shù)活”，“很多零件的連接，摩擦力大了走不動，摩擦力小了不穩(wěn)固，既要減小摩擦，又要增強(qiáng)穩(wěn)固，這是比較難的。”他向記者透露，由于條件的限制，他們所需的很多材料是要靠純手工加工的。這樣一來，很容易傷手，比較危險(xiǎn)。當(dāng)然，足夠小心，技術(shù)足夠熟練的話，傷手的危險(xiǎn)也是可以避免的。不過，費(fèi)時(shí)費(fèi)力就比較難辦了！

“要想取得好成績，兩隊(duì)隊(duì)員要有很好的默契。”徐濤進(jìn)一步解釋道，“比如，在小組賽賽場上兩隊(duì)的機(jī)器人不能相撞，否則會浪費(fèi)時(shí)間，而且得分也不好。另外，在賽場上還考驗(yàn)機(jī)器人操作手操作機(jī)器人的熟練程度，以及操作者的臨場應(yīng)變能力，比賽過程中機(jī)器人如果出現(xiàn)問題，這個時(shí)候操作手一慌，就會影響發(fā)揮。”

機(jī)器故障很難修

來到初中組準(zhǔn)備區(qū)域，兩位學(xué)生正緊盯著電腦屏幕，稍稍靠近一點(diǎn)，就會看到屏幕上的一列條塊。原來他們正在編寫程序！

其中一個同學(xué)告訴記者，她叫楊宇飛，他們正在按照抽簽抽到的28秒進(jìn)行程序編寫。楊同學(xué)介紹到，編程所需時(shí)間的長短，要根據(jù)摩擦力、還有抽到的秒數(shù)以及等待時(shí)間來確定。比賽過程中分兩個階段，“先是自動程序，根據(jù)抽簽抽到的秒數(shù)來確定自動程序的時(shí)長。自動程序結(jié)束后就是手動程序，手動程序和自動程序一共加起來就是2分鐘。”

反反復(fù)復(fù)，有時(shí)很傷腦筋。在楊同學(xué)看來，這兩個階段中自動程序更難，因?yàn)樾枰磸?fù)地去調(diào)試。“自動程序的難度在于秒數(shù)，秒數(shù)分為15秒、30秒、40秒等等，而這次我們抽到的是28秒，隊(duì)友現(xiàn)就在根據(jù)28秒編寫程序。調(diào)試的難度有幾個因素，比如摩擦力大小、等待時(shí)間等等。”楊同學(xué)進(jìn)一步解釋道。

當(dāng)然，并不是說手動就不難了！“手動的難點(diǎn)有幾個方面：一是盲區(qū)，操作手站在一個位置，對于看不到的地方就形成了盲區(qū)。另一個就是場外夾取，這要求對位穩(wěn)、準(zhǔn)，還得快一些，這個對位過程是比較難的。再者，就是操作手柄因?yàn)榫嚯x或者手柄按鍵故障、或者手柄與機(jī)器之間有金屬隔斷等原因與機(jī)器發(fā)生‘失聯(lián)。還有就是如果機(jī)器壞了，很難修理。”

據(jù)他們講述，曾今一次機(jī)器故障后竟讓他們折騰了三天。“一開始，我們以為是電機(jī)壞了，就更換了電機(jī)。但換了電機(jī)以后，發(fā)現(xiàn)還是不對。又覺得可能是手柄的問題，于是把手柄的按鍵換下來修了下，之后發(fā)現(xiàn)還是不對。接著我們以為是電線的問題，就檢查各種電線。當(dāng)檢查到二轉(zhuǎn)三的線的時(shí)候，換下了二轉(zhuǎn)三的線，就好了。直到問題解決，花了3天，每天晚上都弄到十點(diǎn)半。但是，二轉(zhuǎn)三的線改完了以后卻發(fā)現(xiàn)那個電機(jī)是低速電機(jī)，我們又得把低速電機(jī)換下來，換上高速電機(jī)”。如此折騰，足以說明故障難修！

“我們機(jī)器夾取的少，但是夾取的快”

幾分鐘后，他們的程序編好了，編程的馮同學(xué)向記者介紹了他們的機(jī)器，“整個機(jī)器大致分為5個部分，這是底座（移動部分），這是夾取部分（夾取移動底座），這是升降部分，這是小臂的上升和下降部分，還有滾筒部分”。介紹著他們的機(jī)器，馮同學(xué)蠻自豪地，“我們的機(jī)器的缺點(diǎn)是夾取得少，但優(yōu)點(diǎn)是夾取得快啊！”

盡管遇到各種各樣的困難，但興趣還是讓他們堅(jiān)持下來了。楊同學(xué)告訴記者，一開始是在電視上看到了機(jī)器人；小學(xué)的時(shí)候，老師說可以去少年宮報(bào)班，而在這里剛好有機(jī)器人的班，就因興趣報(bào)了這個班。楊同學(xué)還說到，一開始他們是有很多人的，不過后來因?yàn)楦鞣N原因，比如家長不同意的，也有團(tuán)隊(duì)之間出現(xiàn)矛盾什么的，慢慢的很多人就退出了。而楊的爸媽則大力支持著他們。不過，因?yàn)閷W(xué)習(xí)了這個，他們幾乎沒了周末，出去玩的時(shí)間也很少了。

手動階段的競爭更激烈

該場比賽的裁判員關(guān)貴峰介紹：“今年VEX工程挑戰(zhàn)賽的主題是躍上巔峰，在比賽過程中由兩支聯(lián)隊(duì)共四臺機(jī)器在場上拼搶。先要收集到移動得分座，將收集到的移動得分座放在懷里，然后將場上的錐桶成功地套在移動得分座上。在最短的時(shí)間里套得最多的這支隊(duì)伍獲勝。整個比賽有兩個得分結(jié)算時(shí)段，一個是自動時(shí)段，這個時(shí)段是每支隊(duì)伍已經(jīng)抽出來了19、28或40秒等的時(shí)長。而比賽總時(shí)長為兩分鐘，手動時(shí)長就是總時(shí)長減去自動時(shí)長，一共結(jié)算兩次分?jǐn)?shù)，排得高的獲勝。同時(shí)，賽場上還分得分區(qū)，比如5分區(qū)、10分區(qū)和20分區(qū)，得分高的區(qū)域，機(jī)器人需要越過的障礙越難。相對來講，手動階段競爭是比較激烈的。”

要想走完整個比賽，每個參賽隊(duì)需要完成這些任務(wù)，關(guān)裁判進(jìn)一步補(bǔ)充道，“第一，你要把機(jī)器人設(shè)計(jì)拼裝出來。第二就是編程，先要讓它動起來。當(dāng)然，動起來僅僅完成了自動比賽過程。在手動階段，參賽者的機(jī)器人還得跟其他三臺機(jī)器進(jìn)行身體和思維的碰撞，然后形成自己的策略，才可能在賽場上獲勝。”

不管是手動還是自動，機(jī)器里面程序都是非常重要的。那么小學(xué)生、初中生怎樣來完成編程的？小學(xué)和初中更多用模塊化編程，比如步數(shù)、角度，電機(jī)要以多大功率走多少時(shí)間前進(jìn)多少距離。在這過程中如果遇到障礙，還要完成轉(zhuǎn)彎等等一系列動作。當(dāng)然，編程這事兒得親自編寫才知曉其中奧妙！

坐在一塊“混熟”了

我們常說“友誼第一，比賽第二”，這在VER賽場得到了應(yīng)驗(yàn)。來到該賽準(zhǔn)備區(qū)，記者走到候考因臨近考場的位置，只見四個學(xué)生正圍坐在地上休息、聊天，看起來比較輕松。經(jīng)詢問，才知道他們已經(jīng)比完賽了。四個人兩個組，因?yàn)楸荣悤r(shí)坐到一塊，這么長時(shí)間也就“混熟了”！

新余市一中的廖一揚(yáng)同學(xué)告訴記者，“每年的比賽有每年的主題，今年的主題是信息時(shí)代，我們這個比賽的所有任務(wù)都是圍繞這個主題展開的。我們要做的是，由兩個選手操作兩臺機(jī)器參加比賽。總共有兩層，一層比二層高，一開始是由一層機(jī)器的同學(xué)操作，把二層機(jī)器帶上二層。然后二層機(jī)器回到二層機(jī)器選手手中，由兩位同學(xué)在2分30秒內(nèi)完成所有任務(wù)。兩層機(jī)器任務(wù)有分工，但又相互配合。”談話間廖同學(xué)一直強(qiáng)調(diào)，這是一個團(tuán)隊(duì)的比賽，不是個人的，這個項(xiàng)目比較能夠考驗(yàn)團(tuán)隊(duì)合作意識，當(dāng)然比賽本身也是比較有趣的。

只有4次調(diào)試機(jī)會

“編程比較難！”談到比賽中的難點(diǎn)，兩支隊(duì)伍四個人都坐不住了。他們告訴記者，編程和調(diào)試共兩個小時(shí)。“這都不是難點(diǎn)”，蘭州二中的王琦同學(xué)介紹說，“比賽調(diào)試只給4次機(jī)會，而我們剛進(jìn)來半個小時(shí)就被叫上去調(diào)試了。”

“規(guī)則就這樣，跟我們平時(shí)訓(xùn)練的差距有點(diǎn)大。平時(shí)訓(xùn)練過程中，編程編好后，對一些精細(xì)的數(shù)據(jù)，可以無限次上場去調(diào)試，試一次就知道問題出在哪里，然后再去試，就能得出比較精確的數(shù)據(jù)，這樣一來我們做的任務(wù)也就更加順利了。但這次比賽就只給了我們4次調(diào)試機(jī)會。”王琦同學(xué)告訴記者，“靠前的隊(duì)伍程序都還沒有編寫完就被叫上去調(diào)試，相當(dāng)于沒有程序，也浪費(fèi)了調(diào)試的機(jī)會。而我們就是比較靠前的，一上去沒程序跑，白白浪費(fèi)了機(jī)會。因?yàn)檎{(diào)試時(shí)間太少，誤差沒辦法控制在能完成任務(wù)的范圍內(nèi)。所以難度就特別大，基本上就靠猜，程序就基本上靠自己在那想象。這次比賽的分?jǐn)?shù)，都會比省賽、市賽大幅度降低。”

廖同學(xué)補(bǔ)充道，“賽前并不知道賽場模型的位置，只有進(jìn)賽場之后才能看到你要做的模型的具體位置在哪里，然后才開始編程。比賽過程中，兩個人兩臺機(jī)器也要有很好的配合，事先商量好，你先做哪個，我先做哪個，所以比較考驗(yàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作。”

采訪過程，他們告訴記者，他們的心態(tài)特別好，說這個比賽已經(jīng)結(jié)束了不重要了，能在賽場上交友，真正是“友誼第一、比賽第二”。比賽雖有遺憾，但開心就好！

它是一扇窗

回到綜合技能競賽賽場，這里顯得要安靜許多。“綜合技能這個項(xiàng)目，今年的主題是海洋開發(fā)。”綜合技能裁判員馬濤告訴記者，“整個過程同學(xué)們要完成八個任務(wù)，依次是揚(yáng)帆起航、浮標(biāo)投擲、捕獲魚群、躲避冰山、管道鋪設(shè)、定點(diǎn)巡航、神秘任務(wù)和安全返航。”在馬濤看來，“八個任務(wù)中神秘任務(wù)最難。學(xué)生事先不知道題是什么，只有進(jìn)來之后才知道，學(xué)生們提前沒有練習(xí)的思路。”綜合技能競賽的整個過程由機(jī)器人自動完成，整個做任務(wù)的時(shí)間是兩分半，機(jī)器搭建和編程的時(shí)間則是兩小時(shí)。

馬濤介紹說，他來過貴州四次，而且四次都跟這個賽事有關(guān)。這次機(jī)器人競賽的國賽在貴州舉行，也屬首次。它是一扇窗戶，讓外面的創(chuàng)意照進(jìn)來，讓貴州看到外面的世界。馬濤認(rèn)為，“這有利于貴州乃至全國機(jī)器人競賽水平的提高，畢竟代表全國最高水平的選手都來了。可以看一看人家是怎么完成這些任務(wù)的，人家是怎么想的，自己又是怎么想的，有個比較、有所啟發(fā)。”

“通過這個比賽，還能讓很多不了解的人走進(jìn)來接觸這些東西。現(xiàn)在越來越多的學(xué)生、家長開始關(guān)注并加入進(jìn)來。”馬濤補(bǔ)充道，“像河北，每年的參賽人數(shù)都是遞增的，第一年200多人，第二年500多人……到現(xiàn)在一個省賽就有1500多人。”

反觀貴州，這個賽事將會對貴州有著怎樣的影響，往后的參賽人數(shù)是不是也會遞增？就讓我們拭目以待！（編輯/澤偉）