浅谈FLL竞赛机器人的搭建及编程编程资料

### FLL竞赛机器人的搭建及编程相关知识点 #### 一、引言 FLL（First Lego League）是一项国际性的青少年机器人竞赛活动，旨在通过解决现实世界中的科学和技术挑战，激发青少年对STEM领域的兴趣。FLL竞赛不仅考验参赛者的创新能力和团队协作能力，还涉及到机器人的设计、搭建和编程等多个方面。本文将详细介绍FLL竞赛中机器人搭建和编程的关键知识点，帮助参赛者更好地准备比赛。 #### 二、机器人结构设计 ##### 1. 驱动轮与从动轮的选择 - **驱动轮**: 在乐高器材中，可选的驱动轮种类较多。较窄的轮子更适合拐弯，因为它们能够提供更精确的转弯半径。直径较大的轮子可以提高行驶速度，但可能会增加因惯性引起的误差；相反，直径较小的轮子虽然速度较慢，但能减少误差。 - **从动轮**: 不宜选择万向轮，因其结构不稳定可能导致转向误差。推荐使用转动灵活的普通轮毂作为从动轮。两动力轮之间的标准距离约为15~18厘米，动力轮与从动轮之间的轴距在14~20厘米之间。 ##### 2. 车体重心的设计 - **垂直方向**: 整机重心应尽可能低，以保持车辆稳定。重量较大的部件如控制器和电机应安装在较低位置。 - **水平方向**: 重心应靠近驱动轮但远离从动轮，比例约为1:2。如果重心离驱动轮太远，可能导致驱动轮打滑；若太近，则可能在行驶过程中引发点头或抬头现象，进而导致误差。 #### 三、传感器的应用 ##### 1. 光电（颜色）传感器 - **单光电巡线定位**: 常用PID算法进行定位，但在实践中，仅使用P算法也能满足大多数需求。 - **双光电垂直定位**: 在车辆左右两侧安装光电传感器，分别控制对应的轮子，实现与黑线垂直对齐。 - **单光电巡线+光电定位**: 结合巡线和定位功能，一旦检测到垂直的黑线，即可执行特定任务。 ##### 2. 角度传感器 - **角度反馈**: 集成在电机内部，用于反馈电机旋转角度，是控制电机的重要手段。 ##### 3. 超声波传感器 - **适用场景**: 在对精度要求不高的任务中使用，如避障等。使用距离建议在4~12厘米之间。 ##### 4. 触碰传感器 - **启动**: 可用于启动机器或重新启动。 - **靠墙对齐**: 在车辆后方水平对称位置安装两个触碰传感器，当两个传感器同时被触发时，表示对齐完成。 ##### 5. 其他传感器 - **不适合使用的传感器**: 陀螺仪、声音传感器、温度传感器在FLL比赛中较少使用或不适合使用。 #### 四、车身设计 ##### 1. 结构稳固性 - 整个车体结构需十分稳固，避免比赛过程中出现零件松脱。 ##### 2. 形状优化 - 使用圆弧或倒角的结构，减少碰撞概率。 - 车身后部设计为平面或左右两侧有凸起，便于靠墙对齐。 - 安装导向轮时确保其位于驱动轮前方且不超过墙壁高度。 ##### 3. 控制器与连接线布局 - 控制器建议横向放置，以便于控制重心。 - 预留控制器下载口空间，便于程序下载。 - 控制器应易于拆卸，方便更换电池或充电。 - 连接线需妥善收纳，避免干扰传动部件。 #### 五、总结 FLL竞赛机器人搭建与编程是一项综合性强的任务，涉及机械结构设计、传感器应用及软件编程等多个环节。通过对驱动轮和从动轮的选择、车体重心的调整、传感器的有效利用以及车身和控制器的合理布局等方面进行细致考虑，可以显著提高机器人的性能和比赛表现。此外，合理的策略制定和团队协作也是取得好成绩的关键因素。希望本文能为FLL参赛者提供有益的参考和启发。