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作者:許銘修(2007-02-28);推薦:徐業良(2007-02-28)
附註:本文為元智大學九十五學年度第二學期「ME441A自動化機械設計」課程之實作計畫說明。

ME441A自動化機械設計課程之機器人魁地奇大賽

ME441A自動化機械設計課程中,將透過機器人實作計畫與機器人成果比賽,作為整學期課程之教學主軸。課程中同學將學習機器人實作所需之相關課程內容,並以組為單位規劃並製作各自之機器人,且於學期末參與機器人魁地奇大賽。於學期中,課程共計設定機器人實作計畫查核點報告三個,各組同學均需於查核點報告時完成指定進度。

1.     機器人魁地奇大賽規則說明

機器人魁地奇大賽將於學期末舉行,由各組機器人進行一對一之對戰,積分前兩名之機器人,可進入決賽,以取得最終優勝。以下為機器人魁地奇大賽之比賽規則說明。

(1)  機器人魁地奇大賽場地為佈有障礙物之方形場地。

(2)  場地內散佈“快浮”、“博格”與“金探子”三種顏色然尺寸相同之球共19顆,其中“快浮”12顆、“博格”6顆、“金探子”1顆。

(3)  每組機器人均有高、低兩球門。

(4)  當機器人拿到“快浮”放入低球門得1分,放入高球門得2分。

(5)  當機器人拿到“博格”放入低球門得3分,放入高球門得6分。

(6)  當機器人拿到“金探子”放入低球門得5分,放入高球門得10分。

(7)  操作者透過場地內單一之網路攝影機觀察全場狀況,並透過無線網路控制機器人。

(8)  每次比賽時間限定為10分鐘,於時間內取得較高分者得勝。

(9)  每次比賽有兩組機器人進行,進行循環賽,勝率最高之前兩組取得決賽資格。

(10)  決賽獲勝組為魁地奇大賽優勝隊伍。

2.     機器人魁地奇大賽場地說明

如圖1所示之場地為機器人魁地奇大賽之場地規格,機器人魁地奇大賽在一300c300cm場地上舉行,場地四周圍高度為36cm。場地兩側中間位置各設置一球門,球門外型如橄欖球球門外型,球門寬度100cm,球門距地面高度50cm處有一橫桿,橫桿以上即為高球門,橫桿以下即為低球門。

1. 機器人魁地奇大賽場地規格

機器人魁地奇大賽所使用之“快浮”、“博格”與“金探子”,均以直徑7cm,重量3.5g之保利龍球所做成,僅由外觀顏色區別球之種類,“快浮”為白色保利龍球,“博格”為深褐色保利龍球,而“金探子”則為金色保利龍球。

3.     課程內容規劃

本課程以機器人實作計畫作為學期教學主軸,所有課程內容均以實現機器人實作計畫,並達成機器人魁地奇大賽而安排。如圖3所示為課程內容架構,於本學期中將培養同學三項能力:

(1)   Part 1: PIC單晶片近端序列式通訊。透過學習PIC_ServerPIC_Proto間之通訊,藉以控制機器人之行走功能。

(2)   Part 2: PIC單晶片機構控制。透過學習PIC單晶片控制,並與所設計之機構進行結合,以使機器人具有取球、持球、投球等功能。

(3)   Part 3: PIC單晶片遠端網路控制。藉由學習PIC單晶片遠端網路控制,使操作者能透過網際網路遠端控制機器人。

3. 課程內容架構圖

本學期中依據上述三項能力之需求,共計規劃10份實驗實作教材,使同學透過教材,學習與機器人魁地奇大賽相關之能力,各教材與上述三項能力之關係與課程時間,如表1所示。

1. 課程內容安排

項目

課程內容

課程日期

Part 1

PIC_SERVER教材(1)PIC_SERVER V2.0組裝與測試流程

PIC_SERVER教材(2)-周邊軟體安裝與基本操作

309

PIC_SERVER教材(14)PIC單晶片I2C通訊簡介與實例

316

Part 2

PIC_SERVER教材(4)-近端馬達控制

413

PIC_SERVER教材(3)-近端感測器數據擷取

420

Part 3

PIC_SERVER教材(5)-靜態WWW-HTTP伺服器

PIC_SERVER教材(6)-動態WWW-HTTP伺服器之系統時鐘

PIC_SERVER教材(7)-動態WWW-HTTP伺服器之即時數據蒐集

518

PIC_SERVER教材(8)-動態WWW-HTTP伺服器之遠端控制

PIC_SERVER教材(9)-以VB設計TCP/UDP之網路傳輸應用

525

4.     實作計畫查核點

本學期課程中搭配課程進度,共設定三個機器人實作計畫查核點,查核時各組機器人需完成指定進度,以作為評分標準。三查核點內容與時間如表2所示。

 

查核點內容

查核時間

查核點1

A.     完成機器人底座之組裝。

B.     PIC_Server中燒錄助教所給予之程式,機器人底座能正確無誤完成繞行指定路徑,指定路徑如本文4.1節所示。

C.     提出機器人取球、持球、放球機構之設計概念。

406

查核點2

A.     完成機器人取球、持球、放球機構之製作。

B.     自行撰寫PIC_Server程式,以完成指定之動作,指定之動作如本文4.2節所示。

511

查核點3

A.     完成機器人實作與測試。

B.     參與機器人魁地奇大賽。

608

4.1 查核點1指定路徑

於查核點1時,助教將提供一測試程式,各組同學需將此測試程式成功燒錄至PIC_Server中,且各組所完成之機器人底座,能依據測試程式之指令,正確無誤完成如圖4所示之路徑。

4. 測試路徑

4.2 查核點2指定動作

於查核點2時,各組同學需自行撰寫程式,並燒錄於PIC_Server中,以正確無誤執行下述動作:

(1)  自如圖4所示之起點出發,繞行圖示路徑至轉折點;

(2)  取得轉折點處位於地上之“金探子”一顆;

(3)  自轉折點處出發,繞行圖示路徑回到起點;

(4)  放下所帶回之“金探子”。

(5)  完成。