星故事
從小學四年級起,盧建安在蘇濤老師的啟蒙下,對機器人有了不一樣的感情。經過不斷鉆研,盧建安開始在國內機器人競賽中斬獲佳績。初中時,在韋浩老師的悉心指導下,盧建安對機器人有了更深的認識,并在機器人領域的比賽中繼續名列前茅。升入高中后,盧建安的實力得到了更充分的展現。
盧建安認為,自己的機器人在流暢度、穩定度和方向控制上存在不足。為了讓機器人發揮得更加出色與穩定,他創新地提出雙尋跡卡尋跡模式,還總結創造了一套編碼器角度測試記錄程序。
不斷調適 找出最佳
在比賽時,常常會發生機器人由于轉彎引導線過短,機器人難以在短時間、短距離內調整回到引導線中心,從而引發機器人脫離引導線的技術性犯規。為了解決這個問題,盧建安探究出雙尋跡卡巡線模式。
它由普通走線判斷車頭偏移和雙尋跡卡判斷車頭方向兩部分組成,這樣能夠確定機器人行駛方向和掌握機器人巡線狀態的基礎信息,并在短時間內規劃出最佳路線以迅速調整方向,保證機器人不發生脫線的技術性犯規。
然而,在實際操作中,機器人使用雙尋跡卡模式走線時,不同光感在線上的組合數達到101種,除去51種機器人在左右對稱和中線的情況下不需要額外調試外,仍有50種情況。這50種情況既各自獨立又互相聯系,在車頭回正過程中,機器人的方向和車頭偏移都會發生變化,因此尋找出最佳速度配比極其困難。
盧建安總共花費三天時間,進行上百次實驗,也只找出了較佳的速度配比,但基本上解決了回正慢的問題。
不斷總結 突破瓶頸
編碼器角度測試記錄程序的誕生非常偶然,它是在一場比賽時誕生的。
在比賽時,盧建安觀察遙控車得到了啟發:通過模仿遙控車“上下左右”的按鍵方式,在機器人主控器觸摸屏上盧建安添加了按鍵,通過點擊屏幕按鍵引導機器人行駛到任務模型前,并自動記錄編碼馬達數值。測試完畢后,將儲存的數據直接應用到程序中,以達到簡化程序的效果,使編程簡易化、可視化,減少調試次數,節省時間成本。
但在程序設計時,盧建安遇到了很大的阻礙和瓶頸。他的思路是直接記錄下測試數值,但又有較大的誤差。為了減小誤差,他最初采用簡單的加減法則以消除實驗誤差,該方法在短距離且特定速度下效果好,但在中長距以較慢或較快速度行駛時仍存在巨大偏差,局限性較大。于是盧建安更換思路:與其減小誤差不如將誤差考慮在記錄的數據之內,將誤差為我所用。于是盧建安將數據延后記錄,以保證機器人完全停下后再記錄,保障數據的真實性,然而依然沒有達到他預期目標,機器人在高速運動下依舊存在較大誤差。
在沉思凝視時,是車輪給了盧建安靈感:高速行駛下的車輪由于慣性打滑導致的誤差大,于是盧建安開始思考如何減少因為慣性產生的影響。他考慮到如果讓機器人由高速行駛在停下前轉變成低速行駛,就可以有效減少打滑。于是盧建安專門設計加速和減速程序,使得測試程序達到了5米內的誤差只有1厘米左右的目標,為比賽取得優異成績奠定了基礎。
此外,隨著其他功能不斷添加和程序的完善,使得程序更加完美和順暢,如調速功能使程序在不同條件下均能正常使用,調節單次位移量功能使長距離測試下更加流暢運行,調試功能使記錄的數據以特定編碼儲存至主控器,利用特點編碼,將記錄的數據“翻譯”成程序,現場運行,能夠判斷程序是否可行。這一程序節省了大量調試時間,在比賽中發揮了關鍵性作用。
盧建安特別喜歡一句話:“一個人就是要懂得爭取,懂得不懼艱難,懂得在已知中探尋未知,懂得將手中的凡物碰撞出不凡的火花。”他深知,只有砥礪前行,不斷深研,銳意創新,將所學所見所啟融入自己的研究,博采萬物之長,為我所用,才能實現那九天攬月五洋捉鱉的抱負,實現自己的科學愿望。