1、機器人足球使用器材足球運動作為一項體育競技項目，完美地體現著人類追求配合、協作、體能、競爭揭示著人類對于美的追求。正是因為它獨特的魅力，才能如此長久地鼓舞人們的熱情，讓你哭、讓你笑，讓你激動，讓你為之瘋狂，讓你欲罷不能機器人足球是以足球為載體的前沿高科技研究和高技術對抗，它廣泛涉及人工智能、計算機視覺、自動控制、精密儀器、傳感和信息等一系列學 科的創新研究，其研究成果可廣泛應用于工業、農業、軍事、信息技術等實際領域，集中反映出 一個國家的高科技水平和綜合國力。目前教育部，中國科協，關心下一代委員會等多個政府部門開展的機器人活動都包括機器人足球項目。但是，比賽機會少。為了能讓更多的學生參與這項有

2、意義的活動。西覓亞公司作為世界青少年機器人足球杯(ROBOCUP JUNIOR)的中國代表，希望提供給大家一個交流的機會，讓機器人足球可以普及，從 2004年3月開始進行機器人足球邀請賽，并且全國比賽選出的優勝隊將會代表中國參加 2004年在葡萄牙舉辦的 ROBOCUP JUNIOR 總決賽。1、 機器人控制核心一一RCX我們如何控制機器人的運行？樂高課堂里的機器人主要由微電腦一一RCX來控制。RCX有3路輸入、3路輸出可以連接各種傳感器和馬達等輸入、輸出設備。RCX可以彳存5個獨立的應用程序，通常，其中3個是供用戶使用的。需要時，可以將 5個獨立程序都給用戶使用，這需要在“Administr

3、ator ”中通過點擊“ RCX Settings”，將RCX的1、2程序解鎖。RCX的操作系統是 面向事件(event-oriented)的，可以并行處理 10個任務。事實上，我們不僅可以用 RoboLab軟件來為RCX編寫程序，還可以做其他選擇，例如NQC(NotQuiet C )。利用 ActiveX 控件，你可以使用 Visual Basic , Visual C+ , Delphi 等多達 30 多種正 式、非正式語言為 RCX編寫程序。更不可思議的是，你甚至可以不用Lego提供的固件，而改用其他的固件，如 LegOS。2、機器人感覺器官一一傳感器樂高提供了 4種基本的傳感器:光電傳

4、感器觸動傳感器角度傳感器溫度傳感器其他足球專用傳感器高級光電傳感器3、 機器人驅動馬達空載電流：10mA滿負荷電流：100mA無負載速度(within a few %) : 375 RPM39 rad/s最大扭矩(within 10%?) : 8.9 N-cm 0.89 N-m 12.3 oz-in 0.06 ft-lb功率(1/2 no-load speed * 1/2 stall torque) 3.5 N-m/s (Watts)4、機器人身體結構一一積木樂高提供了豐富多彩的積木，包括各種積木及機械部件，等組成了機器人的身體。5、 機器人思維一一ROBOLAB軟件例如齒輪、輪子樂高課堂里的

5、機器人使用 ROBOLA歌件為機器人編寫程序，是一種圖形化編程開發環境，提供了一種更快捷的程序編寫方法，編程環境直觀明了， 它有幾百個模塊組成， 用一個個圖形模塊代替傳統的編程語句， 例如循環、條件等都有相應的圖標，可以完成所有 C語言和VB等語言的功能，設計者只需要把所需的圖標從功能模塊中抓取下來進行連線即可實現程序編寫，無需編寫任何代碼，與傳統編程的表現形式有根本區別，但其編程的邏輯思維與傳統編程一樣，和C、VB等一樣都是計算機的編程語言。所有這些特性使 G語言更易于學習， 從而減少程序開發時間，提高編程質量。6、 其他足球專用傳感器足球二、足球機器人的任務：在黑白漸變的場地中尋找物足球，

6、并將足球踢入對方球門。每個隊有兩個機器人上場比賽, 在規定的時間內看那方機器人進對方球門球最多者獲勝。(詳細內容見機器人足球比賽規則) 三、編程思路:一個是進攻每隊有兩個機器人在場地中比賽，所以我們在設計機器人時給兩個機器人進行分工,機器人，另外一個是防守機器人，當然你也可以設計成兩個都是進攻機器人。進攻機器人主要任務是用前方兩個光電傳感器檢測尋找球，當機器人尋找到球后開始檢測地面, 如果進攻方向正確，機器人繼續踢球：如果機器人進攻方向不正確，機器人繞到球后面踢球。防守機器人主要任務是在球門前方尋找足球,一旦有足球，機器人向有球的地方運行把球擋出去。四、制作機器人進攻足球機器人1、外型搭建：使

7、用器材：1個RCX、2個馬達、3個光電傳感器) 人運行機器人在運行中的路線是不確定的，有時需要轉彎，有時需要機器兩個馬達直行。為了方便控制機器人運行， 我們用2個馬達控制機器人運行。這里我們用兩個大輪子帶動機器人行走是因為大輪子運行速度快，為了讓機器人身體穩定，在機器人身體前后加入了滑輪, 為了支撐機器人身體并且運行靈活。擴展：如果器材允許你可以使用4個馬達控制機器人運行，增加機器人力量2) 用2個光電傳感器檢測足球比賽中機器人要找到球然后推球，比賽中足球發射紅外光,所以我們使用光電傳感器檢測足球。為了檢測足球比較準 確，這里我們用 2個樂高光電傳感器檢測。注意：樂高光電傳感器有一個發射管，一

8、個接收管。比賽 時要用黑色膠布把發射管封住，防止干擾其他機器人的運 行犍傳感器3) 用1個光電傳感器檢測場地比賽中機器人找到球后要把球向對方球門方向推，那機器人怎么能辨別方向？我們用樂高光電傳感器檢測場地的灰度變化(場地是由白到黑漸變的)。把樂高光電傳感器發射和接收端向地面，盡量避免外界 光線對它的影響。擴展：可以使用指南針傳感器來辨別機器人的進攻方向。檢測地面光電傳感器4) 加固機器人比賽時，機器人會出現碰撞等情況。為了使機器人身體結實、穩固，我們給機器人身體兩側用梁 進行加固。機器人在運行中很有可能碰到墻壁等，為了防止輪子與墻壁摩擦，我們給機器人加入導向輪提示：可以使用其它有效方法加固機器

9、人結構。2、程序設計：開球：概述：用黝嗔用導向輪開球時，所有的機器人都必須位于自己的半場，且必須處于靜止狀態。 由裁判將球放置在開球點,所有不開球的機器人必須離球大于25cm。開球方將開球機器人放置在距足球2cm至5cm位置裁判可以調整機器人的位置，并宣布完成調整。裁判吹哨后，比賽開始。開球機器人觸球后，其 他機器人方可觸球。解決方案: 機器人向前運動把球踢出去。程序:說明:A、C兩個馬達控制機器人的運行，機器人向前運行 0.5秒把球開出去，然后彳？止0.2秒尋找足球: 概述:比賽中機器人主要任務之一就是如何準確找到球。如何解決這個問題呢？解決方案：當兩個光電傳我們用兩個光電傳感器檢測足球，哪

10、個傳感器檢測到足球機器人向哪個方向運行,感器都檢測到球并且光值到達一定數值，機器人直接推球。程序:說明:概述:開球時，所有的機器人都必須位于自己的半場，且必須處于靜止狀態。 由裁判將球放置在開球點,所有不開球的機器人必須離球大于25cm。開球方將開球機器人放置在距足球2cm至5cm位置裁判可以調整機器人的位置，并宣布完成調整。裁判吹哨后，比賽開始。開球機器人觸球后，其 他機器人方可觸球。解決方案: 機器人向前運動把球踢出去。程序:說明：A、C兩個馬達控制機器人的運行，機器人向前運行 0.5秒把球開出去，然后彳？止0.2秒尋找足球：概述：比賽中機器人主要任務之一就是如何準確找到球。如何解決這個問

11、題呢?解決方案：我們用兩個光電傳感器檢測足球，哪個傳感器檢測到足球機器人向哪個方向運行，當兩個光電傳感器都檢測到球并且光值到達一定數值，機器人直接推球。程序:說明:1、 1端口和3端口光電傳感器進行比較，當1端口光值小于 3端口，C馬達停A馬達轉。當端口光值小于3端口，再判斷 3端口數值。2、 3端口數值小于 40, A馬達停C馬達轉；3端口數值大于 40, A、C馬達同時直行。也就是 兩個光電傳感器都檢測到球。3、 程序一直循環進行。檢測場地：概述：機器人找到球后要推球向對方方向，機器人如何識別方向， 這里我們用光電傳感器檢測場地的灰度來判斷機器人運行方向。解決方案：用一個光電傳感器檢測，當

12、機器人檢測到球在自己方向機器人放棄球。（例如，機器人的進攻方向由白到黑）程序:說明:1、 利用事件對2端口的光電傳感器檢測到數值進行監控。2、 當光電傳感器檢測到光值大于45, A、C馬達轉彎，2端口光電傳感器清零，繼續檢測。綜合：概述：以上幾個問題我們已經解決，下面把這些解決方案綜合到一起就是足球進攻隊員的程序。（下面的參考程序機器人由白到黑進攻）程序：說明：1. 3個光電傳感器進行清零，為了讓傳感器讀數準確。2. 先用2端口判斷機器人是在自己半場還是對方半場， 當數值大于40,機器人位于自己半場但是沒有在球門前，當數值小于45,機器人不在自己半場，用 1和3端口光電傳感器開始尋找足球，踢球

13、。（光值要根據現場進行調試）3. 當光值大于45,機器人位于自己球門前，機器人后退轉彎。注意：1） 比賽分成上下兩個半場，如果上半場是由白到黑進攻那下半場就是由黑到白，中間只有5分鐘的休息時間，所以在編寫程序時最好編寫2套，分別存儲在 RCX里。2） 加固電池，比賽時機器人有可能會撞到一起，如果電池掉電程序丟失會耽誤許多比賽時間 擴展:高級光電傳感器代替光電傳感器尋找足球高級光電傳感器和樂高光電傳感器用法一樣，在程序中還是利用光電傳感器圖標。高級光電傳感器比樂高光電傳感器檢測距離要遠一些。指南針傳感器代替光電傳感器檢測方位這里我們可以用指南針傳感器代替光電傳感器來辨別機器人運行方向。指南針傳感

14、器在不同方向數值不同，和光電傳感器一樣都是數值變化，所以程序中我們利用光電傳感器圖標。程序：1、對傳感器說明：對1和3端口光電傳感器清零，分別檢測一個數值放到容器中2、檢測球說明:1) 這里分為無球和有球狀態。2) 有球時，機器人踢球3) 無球時，機器人在當地中找4次球。3、檢測場地說明：機器人檢測到數值大于65,也就是機器人離球非常進，機器人進行檢測場地（利用 2端口指南針傳感器進行判斷）。如果是向自己方向機器人放棄找球，如果是向對方方向機器人踢球。注意：指南針傳感器容易受到磁場干擾，所以傳感器要遠離 馬達等帶電設備。防守足球機器人1、外型搭建：a）使用器材：1個RCX、2個馬達、2個光電傳

15、感器b）機器人外型搭建：RCX、1）機器人驅動守門機器人任務主要是在門前防守，防止球進入球門。所以機器人在門前左右運動，這里我們用2個馬達帶動機器人左右運行機器人身體兩側各有一個馬達分別控制機器人向左還是向右。擴展：使用四個馬達控制機器人運行。2）2個光電傳感器檢測足球用兩個光電傳感器分別固定在機器人身體兩側進行檢測足球， 光電檢測到足球，機器人向左運行；右邊光電檢測到足球機器人向 右運行。注意：樂高光電傳感器有一個發射管，一個接收管。比賽時要用黑 色膠布把發射管封住，防止干擾其他機器人的運行。3） 1個光電定位左邊光電傳感器檢測足球比賽時機器人在球門外面進行防守，為了防止機器人讓開球門,感器

16、確定機器人位置。我們在機器人身后加一個光電傳4）機器人結構為了使機器人運行穩定，機器人使用了沙地輪子，并且用梁加固機器人身體。2、程序設計: c）尋找足球：概述：機器人在球門前不能檢測足球，當有球時機器人把球當出去。解決方案：這里我們用2個光電傳感器進行檢測，哪邊有球機器人向哪邊運行。程序：說明:4）當3端口檢測到的數值大于40,機器人向3端口方向運行；當 1端口檢測到數值大于 40,機器人向1端口方向運行。5）程序一直循環執行。d）檢測場地：概述：機器人要在球門外面運行，為了不讓機器人離開球門，機器人還要對球門進行檢測。解決方案：利用1個光電傳感器檢測球門兩邊的墻壁，當機器人運行到球門邊緣檢測到墻壁，機器人停止運行。程序：說明:1、利用2端口光電傳感器檢測，當機器人運