2014 WRO 國小組題目『火箭Rocket』基本解題想法

2014 WRO 國小組題目『火箭Rocket』基本解題想法

每年WRO比賽規則越來越複雜，參賽者需要先瞭解題意，想辦法提出解決方案。由於比賽排名是先比分數，再比時間，所以除了爭取滿分，還要再進行『最佳化』，讓機器人可以在最短時間內完成任務。

題目規則

根據WRO公告規則，機器人需要完成下列任務：

項次	任務	達成目標	分數
1	火箭倉庫	火箭零件搬離倉庫 全部火箭零件置放於組裝區	15分 20分
2	火箭組裝	至少一個火箭零件投影完全在斜坡區 所有火箭零件於斜坡區直立 所有火箭零件正確順序直立於斜坡區	10分 15分 15分
3	疏散市民	市民在安全區域	15分
4	安全區域	機器人碰觸安全區域 機器人完全進入安全區域	5分 5分

火箭倉庫

火箭為多節設計，各節火箭有不同任務，發射後火箭也會分段脫離。這次競賽的火箭分為三段零件，需要以正確順序搬離倉庫，置放於組裝區。

火箭零件有三種顏色，紅、藍、白，正確順序是以顏色區分，最下方為紅色，中間是藍色，最上面是白色（剛好符合俄羅斯的國旗顏色，白藍紅），機器人需要先偵測各個倉庫位置的火箭顏色，再依照順序進行搬運。

各節火箭的長短並不相同，顏色所佔比例也不同，基本上偵測積木中間，應該可以分辨積木顏色。

機器人沿黑線以逆時針方向行走，遇到橫向黑線時，即為積木擺放處（需要偵測火箭顏色或搬運火箭），也可能是需要轉彎的時候。

機器人最重要的就是知道（記住）自己身處何處，下一步要走到何處。所以我們需要為機器人設立三個不同的變數，分別是1st，2nd，3rd。代表將來機器人搬移火箭時所要遵循的順序。

機器人走到第1區，偵測火箭零件顏色，依據顏色（白藍紅）將數字1放入相對應的變數中，紅就是1st，藍就是2nd，白就是3rd。

  

依照上圖，變數3rd=1，變數1st=2，變數2nd=3，

機器人完成偵測顏色後，開始依據變數內容進行搬運火箭動作，以變數1st，2nd，3rd進行。變數內容分別是2, 3, 1，也就是機器人依照第2區，第3區，第1區的順序搬移火箭。

這樣就可以先將紅色零件火箭送到組裝區，再來是藍色零件火箭，最後是白色零件火箭。在斜坡抬起火箭後，恰好是白藍紅的順序。

火箭組裝

今年的國小組題目需要參賽選手另行組裝一個火箭發射台，將火箭零件組合抬起，模擬火箭準備發射升空。這個發射台必須架在斜坡區的Technic Beam上面。

火箭總長度為24層積木高度，製作發射架撐起火箭時需要考慮大於這個長度。因為火箭零件積木不會順利堆疊在一起。

邱老師想到幾種設計方式：

1.      用機器人硬推抬起。

2.      用橡皮筋的彈力抬起。

3.      用翹翹板的槓桿原理抬起。

4.      用摩擦輪轉動，以小齒輪帶動大齒輪的省力裝置抬起。

抬起後也可以利用棘爪棘輪防止倒下。

疏散市民

機器人可以像推土機，將市民『推』到安全區域。機器人可以利用參考物知道自己的方向及位置，並作校正，避免機器人行進時的方向偏差。

這些參考物有：

1.      牆壁(Wall)：碰撞牆壁，知道機器人自己的方位，導正機器人的方向。

2.      障礙隔板（Barrier）：與牆壁相同，可以知道方位，碰撞導正方向。

3.      地板的顏色：包含軌跡線及不同的顏色區域。

另外一個機器人移動的重要依據就是輪胎的校正，包含馬達轉速，輪胎直徑，輪距，還有因為重心摩擦力所造成的移動偏差。

安全區域

機器人需於完成所有任務後回到安全區域，而且需要完全進入。這一點只要機器人貼牆，而且不超過25公分的長度或寬度，應該可以成功。

策略得分

除了以上最基本的解題想法，我們還可以設法最佳化。

例如總共有三個火箭零件需要偵測，當我們偵測前兩個火箭零件，就可以知道第三個火箭零件的顏色。這樣一來就能節省機器人繞行的時間。

又例如：是否需要完全偵測顏色後才開始搬移火箭呢？如果一開始就偵測到紅色火箭零件，可以同時開始進行搬移，也是可以節省繞行時間。

或者因為火箭零件的排列組合總共有六種，乾脆寫六個程式相對應各種狀況，由參賽者判定執行那一個程式。

雖然目標是滿分，我們也可以先進行容易得分的項目，幫助我們先行得分。再根據難易程度，選擇進行任務。避免因為時間不足，而喪失得分機會。

總之在比賽規範內，我們可以有多種想法，進行腦力激盪，再根據各種方法的利弊得失，一一篩選適合的策略方法。

測試小結

比賽都是有所限制的。

包含設備器材的限制使用：例如馬達數量，感應器種類，機器人尺寸。

以及為了比賽公平所設定的環境，例如：大家都一樣的火箭零件擺法，相同的比賽桌面範圍。

不過邱老師還是要提醒大家：雖然在比賽限制下，不得不放棄一些天馬行空的想法。但是機器人的教育方向是開放的，將來在機器人的應用上，千萬不要讓自己受限。我們需要考量設計機器人的目的及需求，在現實中取得平衡。

祝大家玩得愉快！

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