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卢建安:砥砺前行锐意创新

2020-12-14

学苑创造·C版 2020年11期
关键词:建安车头误差

星故事

从小学四年级起,卢建安在苏涛老师的启蒙下,对机器人有了不一样的感情。经过不断钻研,卢建安开始在国内机器人竞赛中斩获佳绩。初中时,在韦浩老师的悉心指导下,卢建安对机器人有了更深的认识,并在机器人领域的比赛中继续名列前茅。升入高中后,卢建安的实力得到了更充分的展现。

卢建安认为,自己的机器人在流畅度、稳定度和方向控制上存在不足。为了让机器人发挥得更加出色与稳定,他创新地提出双寻迹卡寻迹模式,还总结创造了一套编码器角度测试记录程序。

不断调适 找出最佳

在比赛时,常常会发生机器人由于转弯引导线过短,机器人难以在短时间、短距离内调整回到引导线中心,从而引发机器人脱离引导线的技术性犯规。为了解决这个问题,卢建安探究出双寻迹卡巡线模式。

它由普通走线判断车头偏移和双寻迹卡判断车头方向两部分组成,这样能够确定机器人行驶方向和掌握机器人巡线状态的基础信息,并在短时间内规划出最佳路线以迅速调整方向,保证机器人不发生脱线的技术性犯规。

然而,在实际操作中,机器人使用双寻迹卡模式走线时,不同光感在线上的组合数达到101种,除去51种机器人在左右对称和中线的情况下不需要额外调试外,仍有50种情况。这50种情况既各自独立又互相联系,在车头回正过程中,机器人的方向和车头偏移都会发生变化,因此寻找出最佳速度配比极其困难。

卢建安总共花费三天时间,进行上百次实验,也只找出了较佳的速度配比,但基本上解决了回正慢的问题。

不断总结 突破瓶颈

编码器角度测试记录程序的诞生非常偶然,它是在一场比赛时诞生的。

在比赛时,卢建安观察遥控车得到了启发:通过模仿遥控车“上下左右”的按键方式,在机器人主控器触摸屏上卢建安添加了按键,通过点击屏幕按键引导机器人行驶到任务模型前,并自动记录编码马达数值。测试完毕后,将储存的数据直接应用到程序中,以达到简化程序的效果,使編程简易化、可视化,减少调试次数,节省时间成本。

但在程序设计时,卢建安遇到了很大的阻碍和瓶颈。他的思路是直接记录下测试数值,但又有较大的误差。为了减小误差,他最初采用简单的加减法则以消除实验误差,该方法在短距离且特定速度下效果好,但在中长距以较慢或较快速度行驶时仍存在巨大偏差,局限性较大。于是卢建安更换思路:与其减小误差不如将误差考虑在记录的数据之内,将误差为我所用。于是卢建安将数据延后记录,以保证机器人完全停下后再记录,保障数据的真实性,然而依然没有达到他预期目标,机器人在高速运动下依旧存在较大误差。

在沉思凝视时,是车轮给了卢建安灵感:高速行驶下的车轮由于惯性打滑导致的误差大,于是卢建安开始思考如何减少因为惯性产生的影响。他考虑到如果让机器人由高速行驶在停下前转变成低速行驶,就可以有效减少打滑。于是卢建安专门设计加速和减速程序,使得测试程序达到了5米内的误差只有1厘米左右的目标,为比赛取得优异成绩奠定了基础。

此外,随着其他功能不断添加和程序的完善,使得程序更加完美和顺畅,如调速功能使程序在不同条件下均能正常使用,调节单次位移量功能使长距离测试下更加流畅运行,调试功能使记录的数据以特定编码储存至主控器,利用特点编码,将记录的数据“翻译”成程序,现场运行,能够判断程序是否可行。这一程序节省了大量调试时间,在比赛中发挥了关键性作用。

卢建安特别喜欢一句话:“一个人就是要懂得争取,懂得不惧艰难,懂得在已知中探寻未知,懂得将手中的凡物碰撞出不凡的火花。”他深知,只有砥砺前行,不断深研,锐意创新,将所学所见所启融入自己的研究,博采万物之长,为我所用,才能实现那九天揽月五洋捉鳖的抱负,实现自己的科学愿望。

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