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                    《我們愛科學》

                    開博時間:2016-11-21 21:28:00

                    《我們愛科學》雜志創刊于1960年,是我國最早創刊的少兒科普期刊,也是唯一一家國家級少兒科普期刊。由共青團中央主管,中國少年兒童新聞出版總社主辦?!段覀儛劭茖W》旨在傳播科學知識,激發創造靈感,啟迪科學智慧,培養科學素質。

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                    機器人大決戰

                    2011-12-16 15:53:23

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                    機器人來啦!各路英雄齊聚一堂,展開了一場激烈的大戰。我說的可不是正在熱映的科幻大片《變形金剛3》,而是在鄭州舉辦的第十一屆中國青少年機器人競賽。雖然這些機器人沒有變形金剛那么高大威猛,可每一個機器人都凝結了小選手的智慧和汗水,它們之間的對抗也是無比精彩的哦。走,去賽場觀戰吧。

                     

                    比賽場地設在鄭州七中的體育館里,比賽分為創意比賽、基本技能比賽、機器人足球賽、VEX機器人工程挑戰賽和FLL機器人工程挑戰賽5部分。當然,競爭最激烈、最有對抗性的是后面的3種比賽。恰好這3種比賽又都在體育館的大廳里展開,一時間大廳里號角齊鳴,廝殺聲此起彼伏,好不熱鬧!

                     

                    搶專利嘍

                    FLL機器人工程挑戰賽是各項比賽中技術含量最高的,參賽機器人全部由樂高積木組合而成。比賽的主題每年都不同,今年的主題是“關注健康”。參賽選手要通過給機器人安裝不同的附件,讓機器人去完成給模型接骨、疏通血管、清除壞死細胞、給心臟安裝起搏器等14項任務。比賽時間只有150秒,平均下來每項任務只能用時十幾秒。因此,賽場上的氣氛那叫一個緊張。

                    機器人離開基地后,只能按照選手事先輸入的程序自動運行,選手不可以進行干預。比賽場地大約有乒乓球臺那么大,從中間一分為二。兩個參賽小隊同時上場,各占一方,比賽時互不干涉。在兩個場地中間,代表專利的積木只有一塊。如果拿不到專利,就算完成了全部任務也無法得到滿分,所以各小隊都以專利為首要目標,爭奪得異常激烈。

                    在基地和專利之間,隔著好幾件道具呢,現在它們可都是阻礙機器人接近專利的障礙。為了繞過這些障礙,各參賽小隊都想出了自己的高招。

                    有的小隊在機器人身上安裝了可以伸縮的機械手,機器人離開基地后,“大手”一伸,直接去拿專利??墒?,機械手伸得越長,準確性和穩定性就越無法保證。所以,用機械手搶專利的機器人頻頻失手,讓它們的小主人扼腕嘆惜。

                    有的小隊專門準備了一輛小車,機器人剛一離開基地就立刻放出小車,小車體積小,輕便靈活,不容易碰到障礙物,只用兩三秒就能將專利搶過來。

                    有些小隊嫌小車還不夠快,他們在機器人身上安裝了導彈或弓箭,用橡皮筋把彈頭或箭射向專利。這樣一來,搶專利用得時間就更少了,占了先機不說,還可以省下時間去完成其他任務。

                    還有一些小隊采取了跨越障礙的策略,他們給機器人安裝了高于障礙的移動支架,這樣機器人就可以從障礙上越過去。

                    當然,也不是所有的小隊都熱衷于搶專利,有的小隊認為與其冒險搶專利,還不如集中精力完成自己的任務。因為比賽時間非常緊張,為了多完成幾項任務,所有的小隊都采取了一次出發、連續完成多項任務的策略。至于哪些任務能夠劃為一組,用什么樣的裝置來執行,大家就“八仙過海,各顯神通”,沒有任何兩個隊的策略和裝置是完全相同的。

                     

                    圓環爭奪戰

                    FLL機器人相比,VEX機器人不僅人高馬大,而且個個都是鋼筋鐵骨。再加上它們在同一個場地中比賽,每個機器人既要自己搶環得分,又要阻止對手得分。因此,在VEX機器人工程挑戰賽上,機器人之間的對抗是最為激烈的。

                    VEX機器人外形大同小異,沒有FLL機器人花樣那么多。一個用于移動的底盤和一個拾取橡膠圓環的機械手,是所有VEX機器人都有的機械結構。機械手的設計各有特色,有的動作非常靈活,但是一次只能拾取一個圓環;有的一次可以拾取一大串圓環,可是動作又略顯遲緩。

                    在比賽中,紅藍兩隊各有兩臺機器人出戰,它們把相應顏色的圓環從地上拾起來,套在標桿上就算得分。比賽規則允許機器人把對方已經套在標桿上的圓環拿下來,所以很多機械手上都有專門給對方搞破壞的結構。場地中間有一個鐵架,機器人無法進入鐵架的下方,所以只要把對方的圓環扔到鐵架下面,就可以讓對方無分可得。

                    比賽開始后,機器人先進行20秒的自動比賽熱熱身。在這20秒中,機器人靠程序自動運行,然后根據各隊的得分情況確定位置。接下來是120秒的手動比賽,這時機器人將轉換成遙控模式,由選手在場外遙控指揮。

                    真正的對抗開始了。

                    針對各自機器人的特點,每個隊采取的比賽策略也不相同。有的隊先搶分,趁剛開始的時候圓環碼放整齊,機械手一下子就能拾取一大串,然后往標桿上一套。哈,得分啦!

                    有的隊比較“壞”,先把對方的圓環往鐵架里扔,讓對方無分可得,然后再把對方已經套上標桿的圓環掀下來,最后才往標桿上套自己的環。嘿,你還別說,這個策略還真有效,這樣做的小隊往往能夠取得最后的勝利。

                    只要不犯規,任何策略都是允許的。有的機器人只在活動標桿上套了一個環,就故意把活動標桿推倒,它想用這種方法來阻止對手得分。還有個大塊頭機器人,仗著自己力氣大,把套著對方圓環的活動標桿整個拎起來,扔到了鐵架下面。對方機器人身材瘦弱,不能和它正面對抗。你猜怎么著?它憑借自己的機動靈活,繼續往鐵架下的標桿上套圓環。原來,根據比賽規則,只要標桿上有圓環就有分,不管標桿在哪里。

                    比賽的最后10秒是最緊張激烈的,很多戰局都在這個時段里發生了逆轉。這時,所有的機器人都瘋狂地搶奪圓環,既搶自己的也搶對手的。經常有機器人碰撞和糾纏在一起,還有的機器人因為運動過于劇烈而出現“休克”——死機了。

                     

                    球場爭霸賽

                    相比之下,踢足球的機器人是最簡單的。它們長相幾乎一模一樣,都是短圓柱形的身體,下面有4個小輪子。有些機器人相貌比較奇怪,頭上頂著一個或兩個空飲料瓶。這難道是它們的秘密武器?

                    “嘟——”只聽裁判一聲哨響,比賽開始了。負責進攻的機器人一馬當先沖了過去,把球推向對方的球門。別看每個隊只有兩臺機器人,可是它們也有明確的分工,一個負責進攻,一個負責防守。進攻的機器人被對方擋住了,雙方抵在一起互不相讓??煽傔@么僵持著也不是辦法呀,這時該裁判出場了。如果兩個機器人僵持的時間超過10秒,裁判就會把球拿出來放到球場中間去。

                    機器人足球賽也是每個隊各派2臺機器人出戰??墒?,由于相互碰撞、出現故障或者是剎不住車沖出了場地,經常有機器人報修或者被罰下場。這時,球場上就由22變成1211,甚至還會出現02的特殊情況。在11的時候,球場上經常會出現奇怪的一幕:兩個機器人都在自己的球門前轉來轉去,誰也不去搶球。原來,它們兩個都是負責防守的,只管把守球門,進球不是自己的活,不干!

                    咦,這臺機器人怎么了?它跑到了球場的一角,就在那里原地打轉,不再挪窩了。原來,機器人之所以能夠在球場上左沖右突,卻不會跑到球場外面去,是因為球場的不同區域顏色各不相同,機器人的底盤上裝有傳感器,它是通過識別顏色來確定自己活動范圍的。所以比賽前,選手要把機器人放在球場的不同部位進行調試,讓它認清球場的顏色。當機器人碰巧走到球場的一角時,在它的眼里有四分之三是場外,四分之一是場內,下一步該往哪兒走呢?它的程序里沒有相應的設置。于是,它就在原地陷入深思……

                    那么,機器人又是如何找到球的呢?裁判告訴我們,雖然比賽用的球看上去黑糊糊的,可是它的內部裝有許多能發出紅外光的二極管,所以在機器人眼里它可是一個非常明顯的目標。

                    頭頂瓶子的機器人上場了,讓我們看看它會有什么出色表現吧。只見它像別的機器人一樣搶球、推球、攔球,好像沒有什么特別之處,其實它那是在等待時機。注意看,它要出招了?!芭椤钡囊宦?,球被射了出去。咦,這是怎么回事?沒見它怎么動啊,哪來那么大的力量?原來,瓶子里充的是壓縮空氣,氣體釋放時會推動機器人底盤上的一個活塞,把球頂出去。這一招看上去很厲害,可是由于準確性差,這類機器人的成績并不出色。

                    一個機器人連推帶擠總算把球攻入了對方的球門。耶,成功啦!


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