2014探奇NXT機器人 wro v1

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TOUCH NXT

目次

□ 目次 ……………………………………1

□ 我可以學到 ……………………………2

□ 實驗室注意事項…………………………3

□ 0. WRO 規則說明 ………………………6

□ 1. 單光源軌跡比例控制 ………………7

□ 2. 雙光源軌跡比例控制 ……………10

□ 3. 順序判斷 …………………………13

□ 4. 疏散民眾 …………………………16

□ 5. 發射機構 …………………………18

□ 6. 夾放機構及辨識 …………………19

□ 7. 軌道追蹤及防撞 …………………20

□ 8. 太陽能板更換及調整 ……………21

樂高機器人實驗課程 WRO

探奇工作室邱信仁老師阮美淑老師編著

http://tw.myblog.yahoo.com/touch_classroom/

探奇NXT機器人實驗室

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TOUCH NXT

歡迎加入

實驗室

有你的加入，大家可以一起進行實驗：

我可以學習到這些很棒的事：

□ 1. 物理科學知識

□ 2. 問題發現及解決問題

□ 3. 實驗探索

□ 4. 觀察學習

□ 5. 團隊合作及協調能力

□ 6. 其他：

樂高機器人實驗課程探奇NXT機器人實驗室

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TOUCH NXT

實驗室注意事項

歡迎來到實驗室，請遵守下列事項：

已經瞭解的請打勾：

□ 1. 我會注意安全！

□ 2. 我會愛惜教具！

□ 3. 我會舉手發言！

□ 4. 我會和同學合作！

□ 5. 我還會


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TOUCH NXT

前言


根據比賽規則進行訓練，主要是讓小朋友具備機器人的基本操控，培養發現問題能力，思考解決問題方法。

先求有，再求好。無法完成任務，就沒有成績。以解決問題﹑

挑戰任務目標為主，等到小朋友對題目具有一定的了解，成功完成任務之後，再進一步討論最佳解法，爭取得分﹑加快機器人速度。

項次項次項次項次項目項目項目項目主題主題主題主題說明說明說明說明

0000 比賽規則說明 1. 2014 WRO 國小組題目解釋2. FAQ常見問題

1. 瞭解規則2. 一般比賽注意事項

1111 單光源比例控制

1. 比例控制加快速度 1. 機器人一般雙光源尋跡2. 單光源尋跡＋十字路口

比例控制尋跡3. 雙光源比例尋跡

2222 雙光源比例控制

1. 兩顆光感辨識岔路 1. 雙光源尋跡2. 比例控制尋跡3. 雙輪分別控制

3333 順序判斷 1. 依照順序拼擺火箭2. 藉物定位

1. 第三顆馬達2. 決定順序3. 自行判斷

4444 疏散民眾 1. 指定位置收回人偶2. 機器人回到指定位置

1. 方便推移2. 人偶不能倒

5555 發射機構 1. 製作一台抬起火箭的發射架2. 機器人傳遞動力

1. 發射機構組裝2. 摩擦輪概念

6666 夾放機構及辨識

1. 單馬達抓舉機器人2. 顏色辨識能力

1. 抓放機構組裝2. 紅藍色球辨識

7777 軌道追蹤及防撞

1. 軌道追蹤2. 超音波，觸碰感應器

1. 尋跡2. 防撞，待撞

8888 太陽能板更換及調整

1. 顏色辨識2. 變換方位

1. Switch Block多種選項2. 車身重心與夾爪

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單元目標

1. WRO 介紹

2. 2014 WRO 比賽規則

3. 創意賽規則

第一部份：WRO 介紹

WRO （World Robot Olympiad）「國際奧林匹克機器人大賽」是

由「國際奧林匹克機器人委員會」(WORLD ROBOT OLYMPIAD

Committee)及樂高教育事業部(LEGO Education)所合辦的國際性機

器人比賽。其主要的目的是藉著國際性的機器人競賽，提供一個科

學邏輯訓練、發揮設計創意及爭取團隊榮譽的機會。

我是：今天年月日

2014 WRO 介紹

第二部份：2014比賽規則

2014年主辦國是俄羅斯。預計在索契舉辦世界賽。

http://www.wro2014.org/

國小組競賽題目：『Rocket 太空火箭』』』』

第三部份：2014創意賽規則

2014創意賽主題是 Robots and Space 機器人與太空

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第一部份第一部份第一部份第一部份：：：：瞭瞭瞭瞭解比賽規則解比賽規則解比賽規則解比賽規則

比賽規則說明


1. 比賽規則是比賽的重要依據，參加任何一種比賽，都必須

遵守比賽規則。例如：參賽者的年齡、比賽使用的道具等

等，都有明確規範。

2. WRO比賽基本上是根據WRO國際賽的規則而訂定，但在各地

校際盃及全國初複賽中，會有各自的規定，請參考各地比

賽的規則，並且參加裁判教練會議。

3. 除了一般性的規定外，在比賽時，為了提高能力辨識度，

往往都會有當場出題的Surprise Rule(特別規定) ，考驗

參賽者的應變能力。

單元目標

1. 瞭解比賽規則

2. 一般比賽注意事項

第二部份第二部份第二部份第二部份：：：：一般一般一般一般比賽注意事項比賽注意事項比賽注意事項比賽注意事項

1. 今年的比賽規則請參考書末附件。

2. 一般比賽注意事項分為比賽通則，競賽規則，參賽時程，

比賽流程等。

3. 隨時注意比賽的常見問題(FAQ)

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第一部份第一部份第一部份第一部份：：：：一般單光源尋跡一般單光源尋跡一般單光源尋跡一般單光源尋跡

單光源軌跡比例控制


1. 機器人行走的距離跟輪胎周長有關係。

2. 輪胎圓周長度與輪胎直徑(半徑)有關係。

3. 圓周 =

單元目標

1. 一般單光源尋跡

2. 比例控制尋跡

3. 兩輪比例控制

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TOUCH NXT

第二部份第二部份第二部份第二部份：：：：比例控制尋跡比例控制尋跡比例控制尋跡比例控制尋跡


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TOUCH NXT

第三部份第三部份第三部份第三部份：：：：兩輪比例控制兩輪比例控制兩輪比例控制兩輪比例控制


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第一部份第一部份第一部份第一部份：：：：一般雙光源尋跡一般雙光源尋跡一般雙光源尋跡一般雙光源尋跡

雙光源軌跡比例控制


1. 機器人雙光源尋跡方式

單元目標

1. 一般雙光源尋跡

2. 單光源尋跡+辨識十字路口

3. 比例尋跡控制

想想看！使用兩個光源感應器應該如何判斷光源值呢？

先判斷

第一個

感應器

白

黑

再判斷

第二個

感應器

再判斷

第二個

感應器

白

白

黑

黑

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第二部份第二部份第二部份第二部份：：：：單光源尋跡單光源尋跡單光源尋跡單光源尋跡++++辨識十字路口辨識十字路口辨識十字路口辨識十字路口

1. 使用原來的單光源尋跡，以另外一顆光源感應器辨識十字路

口，決定轉彎或通過岔路。


２. 機器人繞行正方形路徑，遇到路口轉彎！

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TOUCH NXT


第三部份第三部份第三部份第三部份：：：：雙光源比例尋跡雙光源比例尋跡雙光源比例尋跡雙光源比例尋跡

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順序判斷


單元目標

1. 順序決定

2. 軌跡轉彎

3. 計算順序位置

第一部份第一部份第一部份第一部份：：：：順序決定順序決定順序決定順序決定

1. 先後順序決定方式，依照光源值決定。

2. 偵測三個地方的光源值。ＡＢＣ

3. 依固定順序取得積木。黑(30)白(60)鋁(70)

4. 可能組合：6種

A B C

黑白鋁

黑鋁白

白黑鋁

白鋁黑

鋁黑白

鋁白黑

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順序判斷

第二部份第二部份第二部份第二部份：：：：軌跡轉彎軌跡轉彎軌跡轉彎軌跡轉彎

1. A區轉彎之後進入B區，B區轉彎之後進入C區。

2. C區轉彎之後進入空白區。

3. C區不轉彎進入發射區。

第三部份第三部份第三部份第三部份：：：：計算順序位置計算順序位置計算順序位置計算順序位置

1. 依固定順序擺放積木。黑(30)白(60)鋁(70)

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順序判斷

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疏散民眾


1. 機器人將人偶推到定位後，自行回到指定位置。利用九宮

格場地配合練習機器人轉彎及行走固定距離。

單元目標

1. 機器人推樂高人偶

2. 機器人回到指定位置

3. WRO 比賽想法

第一部份第一部份第一部份第一部份：：：：機器人推樂高人偶機器人推樂高人偶機器人推樂高人偶機器人推樂高人偶

1. 機器人走到指定地點，推移樂高人偶。

2. 先將人偶推至指定位置。

3. 再來必須思考如何推移人偶，又不會碰倒人偶。

4. 機器人移動固定距離。

第二部份第二部份第二部份第二部份：：：：機器人回到指定位置機器人回到指定位置機器人回到指定位置機器人回到指定位置

Start

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疏散民眾

第三部份第三部份第三部份第三部份：：：：WROWROWROWRO比賽想法比賽想法比賽想法比賽想法

疏散市民

機器人可以像推土機，將市民『推』到安全區域。機器人可以利用參考物知道自己的方向及位置，並作校正，避免機器人行進時的方向偏差。

這些參考物有：1. 牆壁(Wall)：碰撞牆壁，知道機器人自己的方位，導正

機器人的方向。2. 障礙隔板（Barrier）：與牆壁相同，可以知道方位，碰撞導正方向。

3. 地板的顏色：包含軌跡線及不同的顏色區域。

另外一個機器人移動的重要依據就是輪胎的校正，包含馬達轉速，輪胎直徑，輪距，還有因為重心摩擦力所造成的移動偏差。

安全區域

機器人需於完成所有任務後回到安全區域，而且需要完全進入。這一點只要機器人貼牆，而且不超過25公分的長度或寬度，應該可以成功。

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單元目標

1. 發射機構組裝

2. 記錄、討論、調整

第一部份：發射機構組裝


1. 作一個抬起機構，將火箭抬起。

2. 利用機器人的動力完成抬起動作。

3. 我們需要善用NXT馬達內建的角度感應器，控制機器人轉動。

發射機構

火箭組裝今年的國小組題目需要參賽選手另行組裝一個火箭發射台，將火箭零件組合抬起，模擬火箭準備發射升空。這個發射台必須架在斜坡區的Technic Beam上面。

火箭總長度為24層積木高度，製作發射架撐起火箭時需要考慮大於這個長度。因為火箭零件積木不會順利堆疊在一起。

邱老師想到幾種設計方式：1. 用機器人硬推抬起。2. 用橡皮筋的彈力抬起。3. 用翹翹板的槓桿原理抬起。4. 用摩擦輪轉動，以小齒輪帶動大齒輪的省力裝置抬起。

抬起後也可以利用棘爪棘輪防止倒下。

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夾放機構及辨識

單元目標

1. 辨識紅藍球

2. 單馬達抓舉機構


第一部份：辨識紅藍球

任務一：

試試看！寫一個程式讓機器人前進，遇到紅球，就後退0.5秒！

任務二：

作一台單馬達抓舉機構。

任務三：

配合紅藍球辨識，單馬達抓舉藍球，移至指定地點。

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單元目標

1. 軌道前進2. 觸碰感應器及超音波感應器

第一部份：軌道前進

軌道追蹤及防撞


追蹤衛星工廠：沿軌跡前進，利用感應器偵測衛星工廠。

將垃圾及損壞衛星放入工廠內。最後機器人需要回到地球（出發區）。

第二部份：觸碰感應器及超音波感應器

那一種感應器適合你的需求？

使用接觸式的觸碰感應器，還是非接觸式的超音波感應器。

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單元目標

1. 軌跡直行辨識顏色

2. 太陽能板轉向

3. 更換太陽能板

這一單元必須配合機械結構設計，以及程式控制。

太陽能板更換及調整


1. 軌跡直行，辨識顏色

� 單邊顏色辨識

� 傾斜歪倒的太陽能板

� 破裂的太陽能板

2. 太陽能板轉向

� 直接移動旋轉

� 不能超出範圍，以黑線辨識

3. 更換太陽能板

� 不良太陽能板送回基地。

� 新太陽能板放回去，記憶機器人位置。

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單馬達抓舉機器人 1-1

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單馬達抓舉機器人 1-1

Engineering

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