文湖南師大附中1610 班 諶霖?zé)?/p>

黑線垂直定位的分析與思考

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自從加入學(xué)校機(jī)器人代表隊(duì)后，我便愛(ài)上了FLL工程挑戰(zhàn)賽。在平常的訓(xùn)練與集訓(xùn)中，我發(fā)現(xiàn)FLL工程挑戰(zhàn)賽中的機(jī)器人在完成任務(wù)時(shí)，需在黑線的地方定位，從而盡可能減小誤差，修正機(jī)器人的位置，提高機(jī)器人的穩(wěn)定性，確保順利完成設(shè)定的任務(wù)。

黑線定位時(shí)由于初始位置的不確定性，很難確保機(jī)器人修正參數(shù)達(dá)到理想的結(jié)果。所以我決定對(duì)機(jī)器人黑線垂直定位做進(jìn)一步的分析，徹底解決這個(gè)難題。

一、任務(wù)要求

機(jī)器人利用1號(hào)和4號(hào)顏色傳感器做出判斷，不管初始位置與黑線相距多遠(yuǎn)，機(jī)器人運(yùn)行到黑線時(shí)，必須保證與黑線垂直，以減小誤差，修正參數(shù)，確保后面的任務(wù)順利完成。

二、原理分析

機(jī)器人運(yùn)用顏色傳感器的反射光進(jìn)行自動(dòng)判斷：當(dāng)1號(hào)顏色傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，B馬達(dá)不動(dòng)，C馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)4號(hào)顏色傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，機(jī)器人停止運(yùn)行并保持與黑線垂直。當(dāng)4號(hào)顏色傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，C馬達(dá)不動(dòng)，B馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)1號(hào)顏色傳感器檢測(cè)到黑線時(shí)，機(jī)器人停止運(yùn)行并保持與黑線垂直。當(dāng)1、4號(hào)顏色傳感器同時(shí)檢測(cè)到黑線時(shí)，機(jī)器人停止運(yùn)行并保持與黑線垂直。

三、機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)

機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，如果與黑線的角度不大時(shí)，可以被修正；如果與黑線的角度偏大時(shí)很難做到垂直。為什么會(huì)出現(xiàn)此類情況？

我利用業(yè)余時(shí)間查找資料，及時(shí)與指導(dǎo)老師進(jìn)行交流。既然無(wú)法解決硬件問(wèn)題，唯一的方法就是在程序上想辦法。

四、程序改進(jìn)

原有的程序雖然也能讓機(jī)器人自動(dòng)判斷，但過(guò)于簡(jiǎn)單，很難達(dá)到要求。能不能利用變量？

1.首先用程序重置B、C馬達(dá)，并設(shè)定以下三個(gè)變量（panduan、dianji、guanggan）來(lái)打開(kāi)馬達(dá)與顏色傳感器的端口和跳出循環(huán)。其中dianji2和dianji3對(duì)應(yīng)B、C馬達(dá)。

2.利用兩個(gè)循環(huán)、兩個(gè)切換實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷

（1）機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，首先1號(hào)顏色傳感器進(jìn)行測(cè)光，如果光值小于設(shè)定的15，同時(shí)程序切換到4號(hào)顏色傳感器進(jìn)行測(cè)光，如果光值小于15，說(shuō)明1號(hào)和4號(hào)顏色傳感器都檢測(cè)到黑線，這時(shí)判斷成立，跳出循環(huán)并指定顏色傳感器的端口為4，馬達(dá)的端口為0（馬達(dá)不打開(kāi)）。然后運(yùn)行后面的程序，馬達(dá)沒(méi)有打開(kāi)所以不運(yùn)行，4號(hào)顏色傳感器光值小于20，跳出循環(huán)，關(guān)閉B、C馬達(dá)，程序停止運(yùn)行。

完整的黑線垂直程序

如果光值大于15，這時(shí)判斷成立，跳出循環(huán)并指定顏色傳感器的端口為4，馬達(dá)的端口為C馬達(dá)，運(yùn)行后面的程序，C馬達(dá)以28%的功率工作。4號(hào)顏色傳感器光值小于20時(shí)，跳出循環(huán)，關(guān)閉B、C馬達(dá)，保證機(jī)器人與黑線垂直。

（2）機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，首先1號(hào)顏色傳感器進(jìn)行測(cè)光，如果光值大于15，同時(shí)程序切換到4號(hào)顏色傳感器進(jìn)行測(cè)光，如果光值大于15，機(jī)器人以15%的功率前進(jìn)。

如果光值小于15，這時(shí)判斷成立，跳出循環(huán)并指定顏色傳感器的端口為1，馬達(dá)的端口為B馬達(dá)，然后運(yùn)行后面的程序，B馬達(dá)以28%的功率工作。1號(hào)顏色傳感器光值小于20，跳出循環(huán)，關(guān)閉B、C馬達(dá)，程序停止運(yùn)行，保證機(jī)器人與黑線垂直。

3.完整的黑線垂直程序，見(jiàn)下圖

4.測(cè)試

用完整的程序測(cè)試時(shí)，不管機(jī)器人與黑線角度的大小如何，都能垂直定位，問(wèn)題最終得到完美解決。（指導(dǎo)老師：諶躍飛）