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        前言

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        一、前言;在機器人競賽中,“巡線”特指讓機器人沿著場地中一;二、光感中心與小車轉向中心;以常見的雙光感巡線為例,光感的感應中心是兩個光感;所以在實際操作中,一般通過程序與結構的配合,在程;三、車輛結構;巡線任務的核心是讓機器人小車按照場地中畫出的路線;1、前輪驅動;前輪驅動的小車一般由兩個動力輪和一個萬向輪構成,;2、后輪驅動;后輪驅動的小車結構和轉向中心與 一、前言 在機器人競賽中,“巡線”特指讓機器人沿著場地中一條固定線路(通常是黑線)行進的任務。

        作為一項搭建和編程的基本功,巡線既可以是獨立的常規賽比賽項目,也能成為其他比賽項目的重要技術支撐,在機器人比賽中具有重要地位。二、光感中心與小車轉向中心 以常見的雙光感巡線為例,光感的感應中心是兩個光感連線的中點,也就是黑線的中間位置。而小車的轉向,是以其車輪連線的中心為圓心進行的。很明顯,除非將光感放置于小車轉向中心,否則機器人在巡線轉彎的過程中,探測線路與做出反應之間將存在一定差距。而若將光感的探測中心與轉向中心重合,將大幅提升搭建難度并降低車輛靈活性。因此,兩個中心的不統一是實際存在的,車輛的轉向帶動光感的轉動,同時又相互影響,造成機器人在巡線時對黑線的反應過快或者過慢,很多巡線失誤由此產生。所以在實際操作中,一般通過程序與結構的配合,在程序中加入一定的微調動作來彌補其中的誤差。而精準的微調,需要根據比賽場地的實際情況進行反復調試。三、車輛結構 巡線任務的核心是讓機器人小車按照場地中畫出的路線行進,因此,根據任務需要選擇合適搭建方式是完成巡線任務的第一步。1、前輪驅動 前輪驅動的小車一般由兩個動力輪和一個萬向輪構成,動力輪位于車頭,通過左右輪胎反轉或其中一個輪胎停轉來實現轉向,前者的轉向中心位于兩輪胎連線中點,后者轉向中心位于停止不動的輪胎上。由于轉向中心距離光感探測中心較近,可以實現快速轉向,但由于機器人反應時間的限制,轉向精度有限。2、后輪驅動 后輪驅動的小車結構和轉向中心與前輪驅動小車類似,由于轉向中心靠后,相對于前輪驅動的小車而言,位于車尾的動力輪需要轉動較大的幅度,才能使車頭的光感轉動同樣角度。因此,后輪驅動的小車雖轉向? ?度較慢,但精度高于前輪驅動小車。對于速度要求不高的比賽而言,一般采用后輪驅動的搭建方式。3、菱形輪胎分布 菱形輪胎分布是指小車的兩個動力輪位于小車中部,前后各有一個萬向輪作為支撐。這樣的結構在一定程度上可以視為前輪驅動和后輪驅動的結合產物,轉向速度和精度都介于兩者之間。這種結構的優勢在于轉向中心位于車身中部,轉彎半徑很小,甚至能以自身幾何中心為圓心進行原地轉向,適合適用于轉90°彎或數格子行進等一些比較特殊的巡線線路。這種結構最初應用于RCX機器人足球上,居中的動力源可以讓參賽選手為機器人安裝更多的固定和防護裝置,以適應比賽中激烈的撞擊,具有很好的穩定性。而對于NXT機器人而言,由于伺服電機的形狀狹長不規律,將動力輪位于車身中部的做法將大幅提升搭建難度,并使車身重心偏高,降低轉彎靈活性。4、四輪驅動 四輪驅動的小車四個輪胎都有動力,能較好地滿足一些比賽中爬坡任務的需要。小車的轉向中心靠近小車的幾何中心,因此能進行原地轉彎運動,具有較好的靈活性,特別適用于轉90°彎或數格子行進等任務一些比較特殊的巡線線路。雖然與后輪驅動小車相比,轉向中心比較靠前,轉向精度較小,但四輪驅動小車沒有萬向輪,轉彎需要靠四個輪胎同時與地面摩擦,加大轉彎的阻力,因而轉彎精度應介于菱形輪胎分布的小車和后輪驅動小車之間。四輪驅動的小車最大優勢在于具有普遍適應性,熟練掌握此結構的參賽選手能在參加FLL工程挑戰賽、WRO世界機器人奧林匹克等一些比較復雜的比賽中占據一定優勢。四、編程方案 1、單光感巡線 單光感巡線是巡線任務中最基礎的方式,在行進過程中,光感在黑線與白色背景間來回晃動,因此,這種巡線只能用兩側電機交替運動的方式前進,行進路線呈“之”字形。這種巡線方式結構簡單易于掌握,但由于只有一個光感,對無法在完成較為復雜的巡線任務(如遇黑線停車、識別線路交叉口等),且速度較慢。基本思路:光感放置于黑線的左側,判黑則左輪不動右輪前進,判白則右輪不動左輪前進,如此交替循環。參考程序如下圖: 2、單光感巡線+獨立光感數線 在很多比賽中,機器人需要做的不僅僅是沿著黑線行進,還需要完成一些其他任務,如在循跡路線上增加垂直黑線要求停車、放置障礙物要求躲避等內容。此時,單光感巡線已不能滿足要求。下面以要求定點停車為例,簡要介紹單光感巡線+獨立光感數線的編程模式。基本思路:在此任務中要求在垂直黑線處停車,則需要跳出單光感巡線的循環程序體系,可以通過設置循環程序的條件實現這一功能。由于程序的設定,負責巡線的3號光感在行進時始終位于黑線的左側,不會移動到黑線右側的白色區域,因此在黑線右側設置一個光感(4號)專門負責監視行進過程中黑 線右側的區域,當此光感判黑時,即可判斷出小車行進到垂直黑線處,于是終止單光感巡線的循環程序,執行規定的停車任務,然后向前行進一小段距離駛過垂直黑線,繼續單光感巡線任務。參考程序如下圖: 上述程序只適用于停車一次的需要,在實際比賽中需以定點停車、蔽障任務為基點,將巡線賽道劃分為若干個小段依次設定程序,或采用兩重循環的程序,重復執行巡線→→定點停車任務: 3、雙光感巡線 雙光感巡線是機器人競賽中最常見的巡線模式,兩個光感分別位于黑線兩側,以夾住黑線的方式行進。根據兩個光感讀取的數值不同,可以將光感的探測結果分為左白右黑、左黑右白、雙白和雙黑四種情況,根據這四種 探測結果,分別執行右轉、左轉、直行和停車四種動作的程序命令。由于這種方法能讓兩個電機同時工作,機器人運動的速度較快,同時采取兩個光敏監測黑線,精度也有所提高。基本思路:使用兩重光感分支程序疊加,為四種探測結果設定與之對應的程序反應,形成循環程序結構,參考程序如下圖:

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