FLL机器人世锦赛参加装备.docx
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FLL机器人世锦赛参加装备
FLL标志
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研究项目两个部分组成。
挑战项目公布后他们将在接下来的时间使用乐高机器人技术组件和软件加传感器、马达、齿轮、各种乐高技术积木件等来制作全智能机器人参加比赛！
他们也需要在网上查找资料、向科学家请教、查阅图书馆资料，完成一份FLL要求的调查报告。
报告的内容通常是与当今世界面临的问题紧密相联。
FLL机器人世锦赛参加装备
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RCX用户
NXT用户
电子部件
数量
电子部件
数量
RCX控制器
1
NXT控制器
1
马达
3
马达
3
触动传感器
2
触动传感器
2
光电传感器
2
光电传感器
2
灯
1
灯
1
角度传感器
3
角度传感器
（含电机内部的角度传感器）
3
第三个触动或光电传感器
1
超声波传感器
1
颜色传感器
1
FLL机器人世锦赛核心理念
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我们是一个团队。
我们在教练和辅导员的指导下，自己努力地去寻找问题的解决方案。
我们的宗旨是友谊第一，竞赛第二。
我们更重视比赛过程中的收获。
我们乐意分享我们的经验和成果。
我们做每件事都要体现高尚的职业修养。
我们很快乐。
FLL机器人世锦赛影响
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从比赛开展以来，FIRST已经对学生和学校产生了积极的影响，FIRST创始人DeanKamen说，“我们需要给孩子们展示设计游戏比玩游戏更有趣”“参加FLL比赛，孩子们发现了他们自己职业发展方向，并且学会了如何去为社会作出积极的贡献。
”10年是FLL比赛的第11个年头，迎来了规模最大的赛季，全世界有超过90000名孩子参与了选拔赛和冠军锦标赛。
到2006年为止，有42个国家的孩子参与到FLL比赛中，有澳大利亚、奥地利、巴林、比利时、巴西、加拿大、智利、中国、丹麦、埃及、法罗群岛、芬兰、法国、德国、格陵兰岛、匈牙利、冰岛、印度、以色列、日本、约旦、立陶宛、卢森堡公国、墨西哥、荷兰、新西兰、尼日利亚、挪威、巴勒斯坦、秘鲁、葡萄牙、沙特阿拉伯、新加坡、南非、韩国、西班牙、瑞士、瑞典、土耳其、阿拉伯联合酋长国、英国、美国。
FLL机器人世锦赛历届主题
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2013爱晚行动
请铭记在心：
你热爱老人，你也会成为老人。
“爱晚行动”挑战赛涉及到直接或间接、当前或未来影响到每一个人的观念。
老人们想独立，在他们希望的时间、以他们希望的方式做他们想做的事；他们想有为，感觉被需要，有成就感，有乐趣；他们想不孤独，与家人和朋友保持有意义的联系。
老人有来自他们毕生的经验的智慧和想法，问题是越老生活就越困难。
体能、速度、灵活性
关爱老人场地
和记忆会丧失，听力、视力和其它官能会下降，这是难以避免的。
健康问题悄悄而至，挚爱的人逝去。
我们能用新技术做点什么？
在“爱晚行动”的机器人比赛中，你和你的机器人将涉及一些关于独立、有为、不孤独的挑战和活动。
有些事并不需要老人亲历亲为，但有的事做起来很难，有的事较容易。
注意那些事难在哪里，设计你的机器人来做这些事，设想一下你能为你热爱的老人或将来的你自己进行什么创新的技术设计，使生活变得更容易。
老龄社会问题有些是在我们不经意的情况下发生的，有些则是人为的。
近年来频发的老年人安全事件应该引起我们对老龄化问题的足够重视了！
2012食品安全
2011年食品因素的挑战,来自55个国家将探讨这一主题的食品安全,并检查其可能的污染我们的食物接触点——从暴露,未经消毒的昆虫和生物处理和运输,不卫生的制备与贮存,然后找到一个方法来防止这些污染或战斗。
在食品因素的挑战,团队将构建、测试和程序自治的机器人,希望用乐高NXT解决提了一套任务以及食品安全研究,开发,并分享他们的创新的食品安全解决方案。
在他们的体验里,团队将下运作的冲击的签名的核心价值观。
2011生命科技（bodyforward）生物医学工程是利用多类工程学科，以医生和医院更好的救助病人。
其中包含了化学、机械、电器等领域，以及其他形式的工程，甚至艺术，回合着传统生物与医疗科学，推进医疗服务。
智能交通
2010智能交通（smartmove）交通工具跟你每天的生活都息息相关。
比如去一个地方玩耍，学习，走亲访友等。
我们想要的东西，穿的衣服，我们吃的食物，我们喝的水，需要的药品，所有这些东西，我们必须依靠公路，小径，铁路，河流，海洋，高山和沙漠这些交通要道来实现。
来自专家，教师，朋友，家庭的信息，也是通过我们的嘴巴，电话，课本以及网络传播开来的。
2009气候影响：
研究气候对你的社区是如何影响的，确认在你的社区里跟气候相关的一个问题，分析与这个问题相关的数据并寻找你的社区针对这个问题是如何去做的，寻找与你社区有同样问题的另外一个社区并确认他们是如何解决的。
2008破解能源：
我们如何解决能源问题，房屋供暖、汽车燃油、手机供电、电脑供电，甚至用iPod下载音乐。
我们如何利用能源改进我们全球的环境、经济和生活？
我们可以使用哪些资源，为什么？
例如能源的产品和消耗影响着行星和我们今天、明天和未来的生活。
2007纳米科技：
通过一部超强的自动显微镜，我们进入陌生的原子世界，我们如同幻想家和科学家一样，在纳米世界里，开始探索医学、计算机等各领域的新技术。
2006海洋奥德赛：
探索地球最宝贵的资源-神秘的海洋，占地球总面积3/4的海洋，对地球上的所有生命教是至关重要的，但是它又是那么脆弱，污染，不合理开发等给它带来无法想象的伤害。
现在，它需要我们的帮助。
2005无限关爱：
帮助社会上需要帮助的人，考虑他们的特殊需要，为他们研究和提供机器人技术解决方法，使他们在日常生活中能像平常人一样活动和完成某些任务。
2004火星探险：
想象我们踏上火星，探索这个红色星球的景象。
通过开启令人着迷的火星世界，团队经历了科学家和太空工程师才会面临地相似的挑战。
2002城市风光：
探索城市规划者所面临的挑战。
这些挑战包括提供一些基础性的服务，如水质清洁、城市安全系统、教育、可承受的能量和城市居民的聚居地。
2001北极印象：
到遥远的北极去旅行，研究全球气候变化和全球变暖对人类的潜在影响。
2000火山恐慌：
科学地搜集数据，精确预报火山爆发的时间和性质，帮助人们把火山爆发带来的损失降至最小。
1999第一次接触：
调查一个被不明飞行物撞击破坏的国际空间站。
1998引领未来[3]
FLL基础入门——FLL2015无界课堂1
[日期：
2015-07-23]
来源：
作者：
[字体：
大中小]
首先，需要一辆小车！
自己设计小车噢！
先看看FLL的比赛场地，了解场地上的各种模型，模型所在的位置特点，模型之间的间隔距离，然后得出以下几个参数：
一、小车的各种参数：
1、小车的长、宽、高
根据FLL竞赛场地的特点，观察小车经过的路径，初步分析小车的长、宽、高，把分析的数据写出来。
2、轮胎是重点
轮胎太宽，走直线比较平稳，但拐弯性能较差，反之轮胎较窄，拐弯性能好，但直线不稳。
3、主动轮
主动轮安装位置有三种：
前面、中间、后面，从动轮位置和主动轮相反，如果主动轮安装在中间，则要考虑前、后都安装从动轮以保持车体平衡。
4、从动轮
从动轮要能提供较好的转向性能，通常从动轮不装轮胎皮以减小摩擦阻力。
从动轮如果是用单一的万向轮，则车体的拐弯角度准确度较难控制，用两个轮子做从动轮可以较好的达到要求。
也有用摩擦纽扣来替代从动轮。
4、机械臂的马达
最简单的一种方案就是安装在主机的两边，当然也可以安装在中间，有装在主机的下面，也有装在主机的上面。
5、传感器的安装
陀螺仪传感器、颜色传感器、超声波传感器，根据前期场地分析，初步设计其安装位置。
二、动手做做看：
1、原则：
做为新手入门，小车的设计不要求高大上，简单就好。
2、实例：
FLL基础入门——FLL2015无界课堂4
[日期：
2015-07-23]
来源：
作者：
[字体：
大中小]
任务三：
利用搜索引擎
难度系数：
★★☆☆
一、任务说明：
1、机器人使搜索引擎模型上的蓝色滑板向东，使带三个色块的转轮至少转动一下。
。
2、如果在白色框架中出现某个完整的色块，机器人只让与该色相配的圆环不再与引擎模型接触。
二、结构设计
设计档板和勾子，档板的高度控制，勾子的精确定位。
三、程序设计
1、难点：
准确的勾住圆环
2、小车前进、拐直角弯。
四、数据记录：
1、策略物工具的设计方法:
2、垂直升降——齿轮齿条应用。
FLL基础入门——FLL2015无界课堂5
[日期：
2015-07-23]
来源：
作者：
[字体：
大中小]
任务三：
云端访问（限定方法）
难度系数：
★★☆☆
一、任务说明：
机器人把正确的“钥匙”插入云端模型，使SD卡竖起。
二、结构设计
设计钥匙的结构，钥匙结构的定位方法，推动和转动的方法。
三、程序设计
小车前进、平行移动。
四、数据记录：
1、策略物工具的设计方法。
FLL基础入门——FLL2015无界课堂6
[日期：
2015-07-23]
来源：
作者：
[字体：
大中小]
任务三：
社区学习和远程交流学习
难度系数：
★★★☆
一、任务说明：
1、社区学习：
机器人拔起社区模型上表示知识与技能的圆环，使之不再与社区模型接触。
2、远程交流学习：
这是一个合作任务。
两队的机器人拉自己场地上的相机模型的滑板向西运动，显示器的屏幕抬起，两队均得分。
由于两队不一定合作，完成这个任务不要求形成得分状态，裁判员只要看到某一队的机器人确实把相机模型的滑板向西拉且显示器模型上本队一侧的黑色支撑杆不再起支撑作用，该队就可以得分。
二、结构设计
两个任务的策略物工具比较简单，如图所示。
三、程序设计
本任务的难点就在于远程定位问题，通过实验可以得出结论——“误差是不可避免的！
”，所以在远程任务的完成过程中，要利用各种方法来定位，从而完成任务。
方法1：
碰撞定位，碰撞墙壁，碰撞场地上的模型。
方法2：
场地上的颜色定位线，比如绿色线，黑色线，可较好的提供定位功能。
四、数据记录：
FLL基础入门——FLL2015无界课堂7
[日期：
2015-07-23]
来源：
作者：
[字体：
大中小]
一、任务四：
本任务是一个组合任务，由三个主任务和两个附加任务组成。
难度系数：
★★★★
二、任务说明：
（一）主任务3个：
（9）运动：
机器人完全在射门线东/北面射门
（10）反求工程：
篮子在基地里
（5） 利用正确的观念：
推动滑板，释放的圆环不接触观念模型
（二）附加任务2个：
（11）适应变化的状态：
模型逆时针转90°
（14）约见：
机器人推黄色部件
三、结构设计思路：
先设计完成主任务的所需要的结构策略物，等主任务可以完成时，考虑小车经过的路径是否可以执行附加任务，根据附加任务的要求，在原结构基础上添加新的部件，完成附加任务。
四、程序设计：
（一）第二出发点
本组合任务的难点在于远程定位问题，所以在程序设计的过程中，要利用各种方法来定位。
由于路径较长，可以进行分段设计，设计第二出发点。
比如，在本组合任务执行过程中，机器人完成射球任务，后退靠墙，作为下一个任务的出发点。
（二）程序编写格式和规范要求：
（1）程序最前面要标注：
功能说明，第几次修改，修改时间，修改人姓名。
（2）图标模块注释，对程序中图标和预设参数做说明，方便阅读和修改。
（3）程序修改过程中，每次都拷贝一份原程序，放在程序的下方，然后在新拷贝的程序中进行修改，这样如果有问题，可以恢复到最近的一次原程序中。
每一次的拷贝，加标注和说明，
（1）
（2）（3）……
（4）参考格式如下所示：
五、参考视频：
（一）第二出发点的任务测试视频：
FLL基础入门——FLL2015无界课堂8----dxlwf
[日期：
2015-07-23]
来源：
作者：
[字体：
大中小]
一、任务：
PID控制器原理入门
难度系数：
★★★★
二、任务说明：
在FLL竞赛中有很多地方要让小车走黑线或绿线，普通的巡线方案效果不是很理想。
于是，有些队伍使用PID控制器来巡线，但对其原理并不是很清楚。
对此，在研究学习了中文乐高论坛糖伯虎团队翻译的文章《用于乐高机器人的PID控制器》后，本文尝试再进一步简化，用图示方法来分析PID控制器，希望让更多使用PID控制器的指导老师和学生能理解其原理，并掌握调试的方法。
三、原理分析：
（一）P控制器——比例模块。
这是PID控制器最简单的一个模块，此模块就可以让机器人在拐弯幅度不大的黑线或绿线上快速的巡走。
参考程序（EV3编程环境）：
1、PID巡线之P模块程序：
2、FLL2015无界课堂走绿色线程序：
（二）I控制器和D控制器——积分模块与微分模块
比例模块可以让机器人在拐弯幅度不大的黑线或绿线上巡走，如果拐弯幅度较大，此时可以考虑引入ID控制器模块。
参考资料：
1、《用于乐高机器人的PID控制器》 J.Sluka（原文作者） 中文乐高翻译团队（译者）
网址：
译者前言：
PID技术一直是大家很感兴趣的话题。
要用好PID控制，并不是一件容易的事，需要有相当的高等数学基础和控制技术基础，这对很多乐高机器人爱好者来说，是一个难题。
J.Sluka（原文作者）没有从专业的角度去解释PID，而是以非常浅显的方式写出了这篇“APIDControllerForLegoMindstormsRobots”（用于乐高机器人的PID控制器），向缺乏专业基础的人士，解释如何在乐高机器人里使用PID控制器。
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