VEX機(jī)器人高效設(shè)計探討

郭 璐(哈爾濱市122中學(xué) 高二11班 黑龍江 哈爾濱 150000)

隨著人工智能的快速發(fā)展，機(jī)器人在人類的生產(chǎn)生活中已經(jīng)屢見不鮮。機(jī)器人是集合計算機(jī)工程，電子電氣工程，自動化工程等多種學(xué)科的高技術(shù)產(chǎn)物［1］。青少年參加機(jī)器人比賽能夠拓寬視野，培養(yǎng)邏輯思維和動手能力。該機(jī)器人設(shè)有多項(xiàng)國內(nèi)和國際賽事，可以使青少年在比賽過程中，通過自主設(shè)計，制作，安裝，編程和調(diào)試完成比賽任務(wù)，能夠培養(yǎng)青少年在科學(xué)，數(shù)學(xué)，工程和技術(shù)等領(lǐng)域的興趣［2］。學(xué)生不在只學(xué)習(xí)書本上的知識，也能培養(yǎng)自己動手能力和團(tuán)隊協(xié)作能力，并為培養(yǎng)具有創(chuàng)新型工程師奠定基礎(chǔ)。本文通過對VEX機(jī)器人的特征，從設(shè)計，安裝，編程和調(diào)試等幾個方面，探討VEX機(jī)器人高效設(shè)計技巧，為讀者提供設(shè)計借鑒。

1 VEX機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1．1傳動機(jī)構(gòu)特點(diǎn):馬達(dá)、舵機(jī)和傳感器。馬達(dá)舵機(jī)等傳動機(jī)構(gòu)，作為機(jī)器人的“肌肉”主要起到執(zhí)行命令并使機(jī)器人完成任務(wù)。VEX機(jī)器人具有多種配件，如VEX－IQ機(jī)器人，該類機(jī)器人的配件數(shù)量為160多個。優(yōu)質(zhì)材料是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人完成高難度動作的保障，同時可以增強(qiáng)機(jī)器人在比賽過程中的可靠性。制作材料強(qiáng)度高，可以使機(jī)器人在比賽或應(yīng)用過程中具有較強(qiáng)的抗沖擊力。一般來說機(jī)器人輪轂ABS注塑材料，輪胎為天然橡膠。

各類傳感器系統(tǒng)作為機(jī)器人的神經(jīng)中樞，起到傳遞各項(xiàng)指令重要作用;不同傳感器具有不同的功能，在使用過程中要注意其邏輯順序以及傳感器參數(shù)設(shè)置等問題，保證傳感器響應(yīng)正常。

1．2編程軟件特點(diǎn):Easy C。軟件采用Easy C軟件［3］，該軟件能夠提供更專業(yè)的編程環(huán)境，具有齊全的邏輯模塊，可以提高代碼的效率，并且可以在線調(diào)試以及數(shù)模轉(zhuǎn)換等先進(jìn)功能。Easy C軟件模塊化的程序設(shè)計適用強(qiáng)，對于使用而言，形象化的模塊設(shè)計更加容易地理解程序含義，從而實(shí)現(xiàn)高效編程。

2 VEX機(jī)器人高效設(shè)計方案

根據(jù)上述VEX機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和機(jī)器人賽事特點(diǎn)，本文將從以下五個方面對如何進(jìn)行VEX機(jī)器人高效設(shè)計進(jìn)行探討，旨在能夠?yàn)樽x者提供借鑒。

2．1比賽前，首先要明確機(jī)器人需要完成的任務(wù);VEX機(jī)器人是工程機(jī)器人，對于不同的機(jī)器人比賽類別，機(jī)器人具有不同的結(jié)構(gòu)。因此在設(shè)計機(jī)器人之前，首先明確目的是至關(guān)重要的;

2．2根據(jù)任務(wù)特點(diǎn)選擇機(jī)器人需要的部件;VEX機(jī)器人具有上百個部件，選擇合適的硬件是機(jī)器人有能力完成任務(wù)的外在保障。對于機(jī)器人部件的選擇，既要滿足其完成各項(xiàng)任務(wù)的作用，又要講究機(jī)器人的美觀性。因此，進(jìn)行機(jī)器人部件選擇時，需要慎重。

2．3根據(jù)設(shè)計圖紙進(jìn)行實(shí)體拼裝;VEX機(jī)器人拼裝過程中，講究安裝的循序性，由內(nèi)及外，由局部到整體，對于各類傳感器可以優(yōu)先拼裝，保證在安裝過程中傳感器，電機(jī)和舵機(jī)等傳動部件不受損傷，并完成最終的機(jī)器人實(shí)體。

2．4采用Easy C軟件進(jìn)行編程，為VEX機(jī)器人賦予“思想”。考慮機(jī)器人完成各項(xiàng)任務(wù)時，需要進(jìn)行各個動作，將其通過Easy C軟件轉(zhuǎn)化為各個子程序。為提高編程效率，需要將機(jī)器人的每一個動作做到量化，可以制定一個量化標(biāo)準(zhǔn)。比如，VEXIQ機(jī)器人進(jìn)行環(huán)環(huán)相扣比賽時，機(jī)器人以怎樣的角度和高度才可以順利將環(huán)取走并套在制定位置處。

設(shè)機(jī)器人所使用的馬達(dá)轉(zhuǎn)速為n，機(jī)器人速度轉(zhuǎn)換比為m，機(jī)器人輪轂直徑為D，則在比賽過程中機(jī)器人需要移動的距離s和時間T的關(guān)系可以滿足以下定量關(guān)系式:

s=m×n×π×D×T (1)

因此在比賽過程中，可以通過可以控制馬達(dá)的始停時間T，即可完成機(jī)器人精準(zhǔn)的位移，從而提高機(jī)器人比賽效率。

2．5調(diào)試機(jī)器人，保證機(jī)器人控制系統(tǒng)和傳動機(jī)構(gòu)能夠有機(jī)的結(jié)合，提升機(jī)器人的適應(yīng)能力。

3 總結(jié)

本文通過對VEX機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特征分析，給出了其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。然后從VEX機(jī)器人選件，設(shè)計，安裝，編程和調(diào)試等方面，給出了高效設(shè)計機(jī)器人的方法。其中，本文定量分析法將機(jī)器人編程和機(jī)器人運(yùn)行過程相聯(lián)系，提高參賽者的編程效率以及模型化處理問題的能力，從而整體實(shí)現(xiàn)VEX機(jī)器人高效設(shè)計。