如何成为机器人大赛专业选手?

作者:王子铭来源:蝌蚪五线谱发布时间:2015-09-16

面向青少年的机器人大赛有很多,在国内和国际上认可度较高的就是FLL。怎样成为这个赛事的专业选手呢?

  没有遥控,没有牵引,奇形怪状的小车在赛道上完成各种挑推撞投的任务,做出各种辗转腾挪的动作,看着这一切,你是否有一种化身四驱兄弟的感觉?面向青少年的机器人比赛有很多,这一种叫FLL。

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  FLL,全称为FIRST LEGO League,它是1998年由美国FIRST非盈利性机构和丹麦乐高集团合作主办的,针对9-16岁孩子的国际性机器人比赛。如今,FLL已经走进我国,成为全国机器人大赛的项目之一。

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  2015年7月21-25日,第十五届青少年机器人大赛在鄂尔多斯市第一中学举办,作为对科技颇感兴趣的人,我参观了这次比赛,趁此机会对FLL和参赛的选手进行了一番了解,希望我的总结能对机器人爱好者们有所帮助。

FLL有什么特殊的比赛规则?

  国内FLL大赛由“研究问辩”“技术问辩”“挑战赛+团队配合”三部分组成。

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  “研究问辩”需要按照各年的主题提交电子文档,分值为100。“技术问辩”阶段,以专家当面提问、选手当面回答的形式进行,一是考验选手的表述能力,二则能起到一定的防伪作用,防止高价购买机器人等恶性现象的发生,分值为100。“挑战赛+团队配合”无疑是看起来最有趣的一部分,直到这一步,各家的机器人才上场去完成各种动作,其具体规则由标准场地而定,标准场地每年都在改变,每套地图+积木的统一价为2000元,由FLL官方每年十月全球统一发行,图为2015年度FLL大赛标准场地——无界课堂,分值780。

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  具体的比赛规则由场地而定,下面是“世界课堂”的比赛过程:

1. 用多功能框架A,沿路线I、II、III、IV。在区域1完成适应变化条件,约见,远程交流,社区学习,突破性思维,利用正确观念,机器人竞赛,运动,拿回四个环及反求工程。

2. 用多功能框架B,沿路线V、VI、VII。在区域2完成开门办学,研发发动机,拿回一个环。

3. 用多功能框架C,沿路线V。在区域2完成研究性学习,拜师学艺。

4. 用多功能框架D,沿路线I。在区域3完成约见任务,云端访问。

  具体分值如下:

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  想当一个优秀的FLL选手一定得有战术思想,历届FLL中都有些比较难的项目(如今年的“约见”),如何取舍就需要自己掂量了。

要参赛,需要哪些硬件设施?

  不得不说,参加机器人大赛需要很高级的硬件设施作保障,且参赛必须以学校、机器人俱乐部或少年宫为单位报名,最终杀入决赛的队伍又大多来自各省的中小学。可见,如果你对此有兴趣,考上一所资金雄厚、肯为学生在这方面投资的学校就对你很有帮助了。也许泼了你的冷水,但事实就是这样——能支持起这种项目的学校大多是各省首屈一指的中小学,需要不低的分数才能进得去。因此,对于多数人来说,好成绩是参赛的先决条件。

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图为鄂尔多斯市第一中学机器人实验室内

  FLL是团队赛,队里的四个人常常需要一起忙活——编程、向大赛官方传视频、制作答辩PPT、填写表格等等工作都离不开计算机。

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  FLL选手中的模型搭建师每天都要和这一堆乐高积木打交道——你看得出来,这个“积木”是广义上的,里面有齿轮、杠杆、传感器以及各类积木。这样的专业零件盒在乐高官方店每一个都需要上千元。

EV3主机

EV3主机

  这是EV3主机,乐高机器人的灵魂,它能按照程序指挥机器人作出各种反应。单机每台就要2000大洋。

为什么要参加FLL比赛?

  据鄂尔多斯市第一中学代表队(即内蒙古代表队)的蒋腾霄说,闯入决赛的队伍每年大多需要30000元左右的资金支持,否则实在是难出好成绩。

  如果培养FLL队伍是一种投资,那么学校想必不会做赔本的买卖。各个学校大力支持FLL学生团体的最直接原因是全国机器人大赛有着极高的认可度——获得国家三等奖及三等奖以上的学生就有了参加自主招生考试的资格。中国FLL大赛是全国机器人大赛的一个项目,同时又是世界FLL大赛中国赛区的指定赛事,在国内获得冠军、亚军、季军的队伍才能获得国际FLL大赛的参赛资格,国际FLL大赛在世界高校中也同样具有极高的认可度。

  据从事FLL培训多年的徐保毅老师说,中国派出的FLL队伍时常能拿到冠军,分数远超第二名,因为“外国的学生把这当作兴趣来玩,而中国把它当作竞赛来对待”。

  总之,对于我国的孩子来说,FLL选手们从学霸中来,到学霸中去。

  制胜法宝:团队协作

  毫无疑问,FLL是团队赛,团队精神的重要性自不必说,良好的团队分工对比赛的方方面面都有所裨益。每支标准FLL队伍由4个人组成。虽然各种FLL比赛的官方都没有为其划定分工,但在私下里选手们早已做好了分工。下面我就介绍FLL中最流行的角色。

团队

  模型搭建师

  FLL机器人由三部分组成——框架、基础小车、传感器、EV3或NXT处理器(NXT价格稍低,性能也差一些),模型搭建师需要把一盒盒张牙舞爪的零件拼装起来,重量、结构、尺寸等方方面面都需要“斤斤计较”,这样机器人才能有最好的发挥。

零件

  值得一提的是,FLL大赛允许选手用一些非乐高出品的小玩意,例如下图中的黄色皮筋(当然,乐高公司竞争对手出品的零件是不能用的)。

黄色皮筋

  好的模型搭建师不仅要多上网学习、交流,还要学会自主创新。图为内蒙古代表队的基础小车底部,葫芦状的是两个光电传感器,他们能识别赛道上的光信号,以修正机器人前进方向;黄色的小轮是该队独创的“万向轮”,能使机器人转向更流畅、稳定性更强。

  程序编写员和程序测试员

程序

  就像你在视频中看到的那样,只有操作手能在一块叫“基地”的小区域稍微摆弄一下机器人,机器人的动作大多由程序编写员在后台完成,上图为程序的一小部分。而程序测试员需要精准地复场地、记录参数,参数几何又与机器人结构、操作手的技术有关……四个人需要不断磨合才能把机器人调整到最好的状态。总之,你要精通些编程软件,并有足够的耐心。

  操作手

  好的操作手要对场地了如指掌,对机器人了如指掌,他们是人机配合的桥梁,视频中操作手迅速将机器人“丢来丢去”的动作看似随意,但绝非一朝一夕能练成。

  在短短的三五秒中,他们已经完成了换架子、调整方向、换程序、瞄准有色赛道四个步骤。每个操作手都有自己的一套参数,他们的力度、手感都与程序有着紧密的联系。

有付出才有回报

  光有足够的硬件支持是不够的,选手们还要肯努力。撘一个优质的框架累计需要至少50小时,程序需要修改无数遍,场地要重新摆无数次……蒋腾霄趴下足有一米九那么长,场地底座长为2438毫米。内蒙古代表队的每个成员都累得在场地底座睡过,枕卫生纸这招是队长李智发明的。  

睡卫生纸

  当然了,努力总有回报,在多次试验后,李智发现,在“约见”环节,只要机器人行进得足够缓慢,显示牌总会停在蓝色区域。    

  总之,你想成为专业FLL选手,就要做好下工夫的准备,还要善于总结,足够聪明。你看,创新思维不仅能让你在机器人大赛上有所建树,还能让你睡得舒服点。

  (感谢蒋腾霄同学、徐保毅老师对本文的支持。)

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