Robolab的青少年足球机器人在课程开发中的应用

王江明++杨旭辉++韩根亮

摘 要 近年来随着社会的快速发展和教育的改革，国家大力发展素质教育。已经把发展全名智能教育和创客教育规划到“十三五”教育规划中，在中小学阶段增设相关的人工智能课程。足球机器人课程是将机器人进行分解，通過Robolab对每个模块及动作进行编程和测试直到完成功能，从而培养青少年独立思考、解决问题以及团队合作的能力。

【关键词】机器人 传感器 足球

随着机器人技术和人工智能技术的发展以及创客教育的引入，机器人教育已经进入青少年教育体系。大多数中小学已经把机器人作为科技课程，并参加各类的机器人大赛。如何让多个智能体相互协调、组合来完成一项任务，即实现多智能体系统，已经成为当前的研究热点。而足球机器人是以竞技体育项目足球为载体的前沿多学科交叉高科技技术，它集科学、工程、技术、数学等为一体，青少年通过对它的实践，可以更好的提高各种综合能力。

1 光值的检测

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面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黑暗区域后就会自动停下来。如图1所示。

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）白纸的表面光值。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。

2 循迹（高速）

为了提高机器人沿黑线走的速度，在机器人的底部使用两个光电传感器。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。如图2所示。

3 开定位球

机器人在开定位球时，为了让球踢的更远，这时候需要把速度调到最大，从而使踢球的力量达到最大。另外为了防止开球时连续踢球或者跑错方向，机器人需在踢球时助跑一定的距离，同时间隔一段时间，再去追球。如图3所示。

4 避障

机器人在比赛过程中会碰到周围的障碍物或者是其他的机器人，为了让机器人更好的避开障碍物，以及防止机器人互相搅在一起。我们可以在机器人的前方加相应的传感器，比如超声波传感器或者触压传感器。当机器人靠近障碍物或者其他机器人时可以及时的避开。

5 搜寻足球

为了让机器人更好的找到足球，我们把足球做成透明的可以发出红外光。另外在机器人的胸部安装特殊的光电传感器，它可以检测到足球所发出的红外光。根据球场的环境光适当的调节传感器的参数从而达到最佳效果。如图4所示。

6 场地的识别

机器人在踢球的过程中有可能把球踢到自己的球门，为了防止这种现象的发生，我们可以把球场做成两个不同的颜色或者是渐变的颜色。同时在机器人的底部安装光电传感器，根据光电传感器对不同颜色的识别以及反射光的检测。此时的检测值和前一刻检测值进行比较从而确定跑动的方向以及彼此的球门。

7 结束语

为了逐步开展全名智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程、逐步推广编程教育、建设人工智能学科，培养复合型人才。青少年通过对足球机器人的搭建和编程及比赛从而培养他们的综合能力。

参考文献

[1]刘钊.足球机器人理论与实践[M].北京：国防科技大学出版社，2008.

[2]吴振彪.工业机器人[M].武汉：华中科技大学出版社，2004.

[3]谢存喜，张铁.机器人技术及应用[M].北京：机械工业出版社，2005.

作者单位

1.平凉信息工程学校 甘肃省平凉市 744000

2.甘肃省科学院传感技术研究所；甘肃省传感器与传感技术重点实验室 甘肃省兰州市730000endprint