1、机器人足球赛规则一、制作足球机器人所需要的器材:1-软件建议使用ROBOLAB编程软件（也可使用其他语言）:为你的机器人编写程序2硬件：a）RCX微型电脑：足球机器人的大脑、运行足球机器人程序b）红外发射仪：与计算机相连，将在计算机上编写好的程序下传到RCXc）马达：带动机器人运动、也可作其他用途d）乐高光电传感器、特殊光电传感器：检测光值，根据场地、球的光值，找到足球，并将足球踢入对方球门机器人足球：机器人专用足球，可以发岀红外光，以便机器人寻找。可用的乐高积木：搭建足球机器人 足球二、足球机器人的任务：在特定的场地寻找物定的足球，并将足球踢入对方球门三、学习足球机器人之前的准备1.搭建足球
2、机器人使用器材，设计自己的足球机器人2.为足球机器人编写程序在开始学习足球机器人的编程之前，你对ROBOLAB编程的了解当然是越熟悉越 好。如果你觉得自己还不能非常娴熟的运用ROBOLAB,可以先学习一下我们的准备练 习。通过下而实际应用的练习，你会获得快速的提高，从而更好的学习后而讲到的足球机 器人编程。以下便是练习：练习一检测光值我们在机器人的底部装上光电传感器，这样机器人就可以检测出地面的光值了。在程 序中为光电传感器设定一个光值，设计条件分支，当光电传感器检测到地而的光值低于设 定的值时，机器人就停止前进。如果光值的设定合适（需要自己通过实验来调整），那么 机器人在遇到诸如粗黑线之类的
3、黑暗区域后就会自动停下来。准备在一张白纸上画一 条宽2.5厘米宽的弯曲 黑线。它的作用是使得 机器人的光电传感器检 测出低于设定值的光 值，使机器人停止前进。方法1） 把机器人马达的功率等级设置为3。2） 当机器人的光电传感器检测到光值小于40时，停止前进。肌器人惇止移II马达的能星辙旳砺可I明区和暗区之间的光值I注意为了增加传感器的灵敏度，光值的设置最好接近于（稍为低于）白纸的表而光值。你可以把光电传感器对着白纸，按下RCX上的VIEW按钮来测白纸的光值。练习二 循环语句的使用一个程序如果不能让机器人无间断的运行，是没有用的，因为机器人最终还是会自己 停止下来。一个循环语句的作用就是让程序重
4、复运行，而不必创建一个很长的程序。下而的程序设计的是机器人不断向前移动，每当遇到一个黑暗的区域，即光电传感器 检测到光值低于设定值时，机器人就自动转弯，并周而复始下去。1） 下面的这个程序和上一个程序基本上是一样的，只是多了代表跳跃语句的红色“跳 转”和“着陆”箭头。2） 如果程序执行到“跳转”的箭头，程序就会返回到同一颜色的“着陆”箭头处，再继续重复执行这段程序。3）程序会反复循环的执行下去，直到RCX上的RUN再次被按下。以上具有循环命令的机器人程序的功能有限，因为它仅仅包含了一组循环命令。当你的程序变的很复杂时，可以使用多重循环，不同颜色的跳转图标代表不同的 循环，可以相互嵌套，因为颜色
5、不同，还可以使彼此能够区分开来，方便编程者 的检查。练习三使用分支语句一让机器人沿着简单的粗黑线行走这个程序可以让机器人（小车）沿着黑线行走。在机器人的底部装备一个或者两个光 电传感器，让机器人沿着黑线前进，当机器人偏离黑线时，光电传感器会检测到黑线，条 件分支会给出命令，让机器人在很短的时间内向黑线一侧转弯。当机器人回到黑线的路线 上时，光电传感器检测到的是明亮区域的光值，于是机器人停止转弯，继续向前，从而实 现机器人沿着黑线行走。1）要想知道机器人身上的光电传感器检测到的光值，可以按RCX上的VIEW按钮，直到显示屏上出现一个箭头，指向一个输出口，同时显示出数值，表示的是连接在这一输 岀口
6、上的光电传感器所测到的光值。RCX在白色区域表而读岀的数值应该在40-50之 间，在黑色区域表而测到的光值应该在为30-40之间，你需要根据地面的实际检测到 的光值来设定程序中光电传感器条件分支的值。2） 程序不断地循环运行。3） 如果机器人偏离黑线，光电传感器掠过黑线时测到的光值小于30时，关闭马达A,让 马达C向前运转。4） 马达C不断向前运行，而程序每循环一次就检测一次光值，并记录下来。5） 如果机器人的光电传感器没有找到黑线（光电传感器的读入值大于40）,机器人就会 关闭马达C,同时启动马达A。6） 程序将指挥机器人重复原来的动作，不让机器人脱离黑线。7） 因此机器人会一直沿着黑线向前
7、进。I当机器人进入到黑暗区域时，向右转弯练习四沿着黑线走（高速）上一个程序只用到了一个光电传感器，而现在这个程序要求在机器人的底部使用两个 光电传感器，就是为了提高了机器人沿黑线走的速度。当光电传感器检测到黑线时，机器 人会在很短的时间内朝黑线的方向转去，然后再继续前进，周而复始，始终保持在黑线的 方向上。1） 程序需要不断的循环重复。2） 每隔0.05秒就给岀一个前进的命令。3） 每一次循环光电传感器都要检测一次光值，并记录下来。4） 如果机器人偏离黑线，那么其中一个光电传感器就会检测到黑线（光电传感器的读入 值小于42）,它就会停止这一边的马达，使机器人转向这一边，机器人会回到黑线， 停止
8、转动，再继续向前，循环往返，从而实现沿黑线高速走。1光电传感器探测到的数值可以在RCX上的检测窗口上显示出来，按下RCX上的VIEW 按钮，多按几次，直到显示屏上出现一个箭头指向一个输入口，表示连接在这一输出 口上的光电传感器所测到的值。当机器人处在白色区域，即光电传感器对着白色地而 时，光电传感器读出的值应该在40-50之间。沿着白色区域的各个方向用手推动机器人，目的是为了检测各个方向上的地面的光 值。记录下所读到的最小的光值。把机器人放置在黑线上，让光电传感器器对着黑线，记录下读入的光值。编写程序时，光电传感器分支的判断值就是上面记录的两个值的中间值。2如果机器人越过黑线，你必须减小马达的
9、功率或将光电传感器分支的判断值设置为一 个接近于白色区域表而的光值，使光电传感器变得比原来更敏感。好啦，如果你能够顺利完成以上练习的话，相信你已经有能力来开始学习足球机器人 T !让我们开始进入正题吧：足球机器人编程一、在比赛中开定位球比赛中圈开球前，所有的机器人将要被放置在他们各自的场地上。足球被放置在场地 的中央，并且所有的机器人必须距离发球点15CMo开球的球队可以放一个机器人在球的 附近。当裁判吹哨之后机器人才可以踢球。开球一秒钟过后，开球的机器人才可以再次触 球。在竟赛中一旦开球，其他的机器人必须立刻启动。任意球规则同上。在机器人碰到球之前，它得速度应该达到最大，这样击球时的力量才会
10、最大。另外还 要防止机器人“双击”球或跑错方向，为了做到这点，机器人在碰到球之前需要跑动大约 15CM的距离。击球之后它必须停止一秒钟后，才可以再去追球。为了给带有问号的记时器标上准确的时间，你需要经过调试实验来获得这一数值。每个图标要按顺序依次连线，你不能从绿灯直接跨越各个图标，而连线到红灯上，必 须前一个图标尾连后一个图标首，依次连接。二、机器人遇障碍物之后的转弯在比赛过程中机器人会碰到墙壁或者其他的机器人。为了避免机器人被困在一个地方出不来，或者机器人互相纠缠在一起无法动弹，下面的程序就是为了解决这一问题。在机器人顶部的最前方装上触动传感器，当机器人往墙壁或其他机器人撞去时，触动 传感器
11、首先会被挤压，我们设计触感的分支语句令机器人转弯，然后离开墙壁，就避免了 堵塞。为了防止机器人堵在墙边，我们应该让机器人在撞墙后能够自动转弯，最好每一次撞墙后，机器人转弯的方向均和上一次不一样，这样就避免了机器人被困在同一个地方。这个程序解决的只是碰撞问题，而且必须让程序不断地循环。三、循环语句的使用循环语句的引入是为了保证你的机器人能够持续运动，这一点可以通过使用“跳转” 和“着陆”有色箭头或者是循环图标来实现。跳转箭头的功能非常强大，你可以让程序从“跳转”箭头跳到的另一个相同颜色的 “着陆”箭头上。箭头有六种颜色，你可以根据实际情况，选择不同颜色的箭头以示区 别，还可以在一对同颜色的箭头内
12、套用在这一循环外己经使用过的某一颜色的箭头。到另一个分支，这样是不允许的。四、扫描我们知道，机器人自己能够不断地移动，并通过自带的寻找足球的程序来找球，才能 够在比赛中踢球。因为RCX釆样频率的限制，机器人找球时每一次扫描的时间只能是0.1 秒，即RCX采集一次信息的最短时间。为了延长扫描的时间，可以将马达的速度减慢，可 是一旦机器人遇到堵塞的时候，就没有足够的动力来摆脱堵塞。因此，应该将机器人的动 力设为最大，而把每次扫描所要转动的角度设计小一些。1） 在下面程序中，机器人从它的左边开始扫描，完毕后向前移动。2） 在程序中添加入发音图标，方便程序员知道机器人的程序执行到哪一步了。3） 机器人
13、扫描一次的时间是0.1秒，与RCX的采样记录速度一致。4） 机器人在每一个地点朝各个方向扫描足球8次，也就是说转动8次角度，因此程序需 要使用循环语句，循环次数为8次，使得机器人在完成每一次扫描后，自动进入下一 轮扫描。五、搜寻足球介绍完扫描程序模块后，就该介绍寻找足球的程序模块了，以下程序是在2000年机 器人杯青少年组大赛中获胜机器人寻找足球模式的基本原理。我们需要把特殊的光电传感 器（组委会提供）安装在机器人的前而，以使它可以接收到特殊足球（具有透明外壳，内 设红外发射管）发出的红外光。因为特殊光电传感器对红外光的灵敏度最大，所以假定当 特殊光电传感检测到的光值超过其周围环境光值达到一定
14、比例时，机器人就“看”到足球 了，通常情况下把这个超出的比例设定为40%。1） 机器人在扫描过程中，每转动一个角度，就通过特殊光电传感器检测一次机器人前方 的光值。2） 如果特殊光电传感器检测到的光值超过40时，机器人会给出一个和前面不同的音 调，表示找到了足球，并立即全速向前移动击球。3）如果机器人找不到足球，再完成一轮扫描后，它会自动向前移动一步，并开始新一轮 的扫描。以左开始扫描I向前移动，绻续新一轮搜索在这个程序中，接在1号输入口上的特殊光电传感器器在检测时，周围环境的光 值（除足球外）不得超过40,以免干扰机器人辨认足球。 按下RCX上的绿色VIEW按钮，多按几次，直到显示屏上有一个
15、小箭头岀现在1号 输入口附近。这时我们就可以在液晶显示屏上看到接在1号输入口上的特殊光电传感器器所检 测到的光值了。将机器人在场地中慢慢旋转一周，记录这一过程中特殊光电传感器器所读入的最 大光值。这个记录下来的最大光值，就在你的程序中作为特殊光电传感器分支语句的判断 光值。如果你希望机器人在搜寻足球的时候可以更快、更好的找到足球，最好的办法是选择一 个自然光无法进入的房间，而且房间内不能有白炽光线，从而使特殊光电传感器器能对 足球发岀的红外光保持最高度的灵敏度。六、简单的足球机器人下面是一个可以实现简单机器人足球赛的程序，但是在这一程序中，机器人还不能够辨别出球该踢向哪个半场。下而还将提及到R
16、OBOLAB中的容器图标的作用和用法。1） 使用容器取代循环（跳跃箭头）是为了使程序更为精简。2） 容器就是一个数据储存库。3） 机器人每经过一次扫描，就会在容器中存入一些数值，比如说之前读取的光值，扫描 的次数等等。4） 程序中用到了容器的条件分支语句，当容器中记录的值达到8 （经过8次扫描）之 前，程序将一直执行条件分支的下支。5） 经过8次扫描后，程序将进入条件分支语句的上支，机器人向前移动，并开始新一轮 的扫描。6） 在新一轮扫描开始之前，容器将被清零，即把容器重新设置为零。7） 前而提过，把触动传感器装在机器人的前面，而利用触感条件分支语句用来判断机器 人是否碰到墙壁或其他的机器人，
17、然后让机器人避开障碍。8） 当机器人发现足球之后，程序就会通过蓝色跳跃和着陆箭头进行转移。机器人将继续 它的循环程序，只要足球在前方，就会一直全速追击下去。但切记，在机器人击球之 后，必须间隔一秒钟，才可以再一次击球，否则会被判为犯规。这一程序由于没有设计如何教机器人辨别各自的半场，因而不能避免机器人将球踢进 自己的球门，导致乌龙。如果你想在比赛中使用这个程序，最好在上而的程序模块中加上 一个自己修订的程序，解决这一问题，可以这样设计，让机器人向前移动2秒钟，然后旋 转180度。如果你的机器人击错了球（朝自己的半场方向击球），比赛可以重新开始，你 可以把你的机器人瞄向正确的球门，机器人就可以从
18、正确的方向击球了。七、灰白渐变场地纸的检测现在你的机器人己经能够找到球，并可以踢球了，剩下要解决的问题是如何教会它把 球踢向对方的球门。组委会在策划比赛时，特别给比赛场地设计了由黑到白灰度纵向渐变 的场地纸。由于光电传感器在场地纸的纵向各个地方上读到的光值也是渐变的，所以，我 们只需要在机器人的底部装上光电传感器，通过光电传感器把场地纸的光值读入并存入容器中，再根据前后记录的光值变化，从而判断出敌我球门的方向。在这里同样要用到容器 图标1） 首先，假设己方的机器人应该朝场地纸渐亮（由黑往白）的方向进攻。2） 在向前移动去踢球之前，从机器人底部的光电传感器器上记录下当前所测到的光值。3） 将此光
19、值存入蓝色容器中。4） 然后机器人向前移动0.5秒钟。5） 然后记录下这时候检测到的场地纸光值，并将这个值储存在黄色容器中。6） 如果新的光值较旧的大，则表明机器人正在由黑向白前进，击球的方向正确，让它继 续保持。7） 如果新的光值较旧的小，则表明机器人正在由白向黑前进，所以是在往自己的球门方 向击球，要避免击球自摆乌龙的话，程序此时应该指挥机器人绕到球后而，然后再击 球。討前移动0.5極 我们可以测试一下这个程序，放一个球在机器人前面大概15CM的地方，然后让球滚动。如果球进入机器人前面特殊光电传感器（2个）的检测范围内，机器人将 朝球的方向追去。如果球落在机器人检测范围外，那么机器人暂时还
20、无法找到足 球，于是机器人向前移动一步，发出特定的音阶，然后开始旋转（扫描）。如果你没有标准的灰白渐变场地纸，可以用几张白色和黑色的纸暂时代替。八、子程序的使用如果你经常使用ROBOLAB的话，你就会发现，很多时候相同的一段程序在一个项目中 需要重复写好几次，反复的重写不但浪费时间还使得程序变得庞大。也许你想到了用剪切 -粘贴来复制程序，但是这样做还是很麻烦，并没有从根本上解决问题。下面介绍给你一 个更好的方法一一使用子程序。首先，你需要在你电脑上的ROBOLAB中添加Extras。步骤如下，进入Robo lab中的 发明家级别，点击工具栏上的Project项中的Install （Remove
21、） Extras,完成即可。使用子程序，就是把冗长的程序精简成一个图标来代替，它可以在你的程序中随时随 地的插入，不但使用非常方便，而且令你的程序更美观。以下是子程序的生成步骤：1） 下而这个程序是搜索足球程序中的一部分，我们将要把它制作成子程序。注意在使用 子程序前后的过程和步骤。2） 使用你的鼠标，把需要生成子程序的该程序的部分圈上，也就是选中，如果这一区域只有一根入线和一根岀线，那么把它设置为子程序会容易得多。1） 首先，用鼠标选取你所要精简的程序部分2） 然后，从编辑菜单（Edit）中选择创建子程序（Create Sub VI）。3）这是会出现一个外观显示（如上），而你所选择的部分现在
22、用一个标有Inventor 的t图标来代替，这就是你刚创建的子程序。4）如果你双击这个子程序的图标，屏幕上会岀现一个功能面板如下。z：v：功能而板上有提示，如果你现在双击子程序的图标,它就会在这儿显示。你可以编辑这 个图标，也可以通过它使子程序的图标更具信息化和个性化。5）完成之后，情形如下：程序中重复的部分现在己经为子程序的图表所代替，当你需要用到相同程序部分的时 候，你可以在任何时候用设计好的子程序来代替它。现在是不是变得方便多了？综合运用如果你能够弄明白以上各个模块的原理和编程，那么你现在已经具备了制作足球机器 人所必需的基本技能。但这还不够，你必须把以上所提及的备个不同的模块都融会到一
23、个 完整的足球机器人程序当中。实现这一目的有很多种方法，但是不要把这个任务看得很轻 松，因为要是非常容易的话，也就不值得你花时间去做了。所以，我们才没有在这个说 明中提供一个完整的参考程序，就是希望你能够用到更多的自己的东西，制作岀更完美的 足球机器人。本手册根据青少年机器人足球赛的官方组委会相关资料编写，仅以作参考。祝你好运!机器人足球比赛规则一、比赛场地场地的基板将铺上由组织委员会提供的灰色标准尺度的纸，比赛场地可能放置在桌子 上或地板上，尽量保持比赛场地的平整和水平。但是，我们建议参赛队伍设计其机器人对 地面障碍物的反应距离为至少1cm,以克服场地表而轻微的弯曲。墙壁：在所有的场地边界都
24、会放置墙壁，包括球门的后而。墙壁将涂上黑色（dullest darkest black）,高度为 5.5 英寸（14 厘米）。球门：每个球门的宽度为18英寸（45厘米），位于场地底线的中间。球门两侧垂直于底 线的围墙内侧须涂成灰色（由75%的Matt白和25%的Matt黑合成）。设计图：场地的设计图将由组委会提供。这样，参赛队伍可以建造自己的训练场地来为 足球赛做准备。照明：比赛场地照明的说明由当地组织提供。 比赛队伍必须确保自己的机器人适应比 赛场地的照明条件。面积：每个机器人占用的地板而积不能超过 220平方厘米。直径：站立的机器人所占而积圆直径不超过22 厘米，任何部件不得超岀该范围。高
25、度：机器人高度不能超过22厘米。标识/颜色：鼓励参赛者对机器人进行修饰，让机器人更具个 性化，但机器人的颜色不应该影响到光电传感器 识别其它机器人。队伍：每支队伍选派2个机器人。三、足球：比赛将使用一个由国际青少年杯组织提供的电子球，直径约为7.5cnu电子球可以发射红外光（IR） o四、赛前检査比赛开始前，每个机器人需要接受全体裁判员的检查，以确证它们符合上述规范。检 查时，机器人大小以其最突出部位为准，即最长点为计算点。不符合规则的机器人将被取 消参赛资格，符合下述冲突解决”条例外者除外。为了验证机器人的搭建和编程是否自己完成，大会要求队员们陈述如何操作他们的机 器人。机器人由学生搭建，可
26、以使用其他成型产品，但学生必须改建其中大部分结构。如 果机器人主体不是由学生搭建，比赛裁判将会取消该队的参赛资格不允许指导老师进入检查区域。五、 冲突的解决：规则中不明确的争论和最终解释权归比赛前指派的三位仲裁人。这三位仲裁人与所有 参赛的队伍没有任何关系。不明确的地方将适当参考FIFA官方规则。经半数以上对手同 意，在比赛的中，对于特殊的问题和/或参赛机器人性能，可以对比赛规则做特殊的修 改。六、 赛前安排开始比赛前，组织者应尽可能让比赛队伍提前至少两个小时进入比赛区域。每次比赛 前，争取给各队至少10分钟的准备时间。但是参赛者应该明白，由于各种情况都可能发 生，有可能不能保证充足的准备时间
27、，对此参赛队不得提岀疑意。七、 比赛比赛的时间：比赛分上下两场，各10分钟，有5分钟中场休息时间。比赛时钟将持续计 时（两个10分钟半场），不会停止（有“机器人被损坏”时除外）。计时 器由裁判来控制。开始：开场前，由裁判抛硬币，由最先进入本轮比赛的队伍先猜正反面，猜贏的一方选 择开球或挑边，开始第一个半场比赛。第二半场双方交换场地，并由上半场没有 开球的一方开球。开球：每一半场以开球时间为计时开始时间。在开球时，所有的机器人都必须位于自己的半 场，且必须停止运动。球由裁判放置在场地的中心，所有不开球的机器人与球的距离要在 15厘米以上。开球的队伍将机器人放置到球附近。裁判可以调整机器人的位置，最后宣 布完成调整。在裁判的哨声后，通过遥控或一个队员的控制，机器人开球。机器人将击球，注意： 一秒钟后开球的机器人才可再次触球。机器人开球后，其他机器人应立即启动，开球5秒 之后，裁判再次鸣哨，在这五秒内没有移动的机器人将被判罚犯规，并给与另一方任意 球机会。如果开球一方的机器人在裁判明哨后5秒内没有触球，则由另一方开球。队员：通常，不允许队员移动机器人。有三种情况不属该规则：参考“开球”
