Parallax机器人在学科竞赛训练中的应用

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  【摘要】:Parallax机器人是一套用于学生机器人创新实践的组件式的机器人套件。本文以Parallax机器人平台为基础设计和开发轮式避障小车,在图形化的编程环境下,让机器人运动起来。该平台也能很好地作为学生参加各类机器人竞赛的载体,成为激发学生们学习兴趣、引导学生积极探索和培养创新性思维的良好平台。
  【关键词】:Parallax;轮式机器人;避障;机器人教育研究
  机器人技术是集机械、电子、计算机、人工智能等众多领域的先进技术。伴随着世界范围内科学技术的迅猛发展,使机器人逐渐走进人们的视野,并渗透到我们生活的各个领域,使人们对其应用也变得越来越广泛。近年来各大高校逐渐重视学科竞赛,滁州学院更是将学科竞赛作为深入推进创新创业教育的重要抓手,多措并举推动“全员参赛”,保证大学四年期间每人至少参加一项学科竞赛,以培养学生的工程开发能力和创新实践能力。本文阐述了Parallax机器人的特点,及在机器人学科竞赛培训中引入Parallax机器人的必要性,探讨了Parallax机器人的应用方案和实践过程。
  1、Parallax机器人的特点
  Parallax机器人由数百个零件拼接組成,其中包括驱动方式、运动控制方法、感知系统等。与传统的智能小车相比,它具有如下特点[1]:
  1.1零件的多样性
  Parallax机器人的各种零件、传感器之间可以自由组合,学生可以自由动手按照意愿组装完成机器人,学生通过这个过程可以提高动手能力。
  1.2 Parallax机器人开发板与Arduino轻松结合
  parallax机器人的核心控制元件为BOE Shield-Bot开发扩展板,Parallax机器人是将Arduino开发板,BOE Shield和车体机构这三者进行结合。
  Parallax机器人的软件是基于Arduino的集成开发环境, Arduino是一类便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台包含硬件和软件,并且这些硬件通常都已经带有了兼容Arduino控制的函数库[2],让人们更加简单方便的控制机器人。
  2、Parallax机器人在学科竞赛中应用的必要性
  由于Parallax机器人是由众多零件拼接组装而成,操作简单,便于上手,在学科竞赛中使用便于激发学生的兴趣,创造性及动手能力。
  2.1增加学生对所学内容的理解及应用
  在搭建机器人的过程中会涉及到驱动方式、运动控制方法、感知系统等专业知识,便于课堂讲授内容的理解和吸收,强化了专业能力[3-4]。
  2.2锻炼学生的动手能力及创新思维
  比赛过程中所使用的机器人均需手动组装,并且机器人零件具有通用性和可重组行,学生在此过程中可以较好的锻炼动手能力。同时,学生可以自行设计机器人样式,从而增加了学生的想象力及创造性。
  因此,在机器人学科竞赛中引入Parallax机器人是很有必要的。
  3、Parallax机器人在学科竞赛中的应用
  3.1项目分析
  拼装一个触碰式导航的智能车,编写Arduino程序,使得机器人可以根据触须传回的数据进行分析,实现避障导航的功能。
  3.2项目设计
  BOE Shield-Bot根据触须碰触障碍物的状况给予不同的回应动作。当遇到障碍物时:
  (1)若两个触须均碰触:BOE Shield-Bot倒退1秒钟,接着向左转120度角,接着继续直线前进。
  (2)若仅有左边触须碰触:BOE Shield-Bot倒退1秒钟,接着向右转60度角,接着继续直线前进。
  (3)若仅有右边触须碰触:BOE Shield-Bot倒退1秒钟,接着向左转60度角,接着继续直线前进。
  4、结论
  将创意之星机器人应用到学科竞赛中,不仅丰富了实践教学内容,而且促进相关专业建设的协同发展。依托专业优势,以机器人为载体,营造创新教育氛围,开展创新教育活动,进行开放式创新实践,锻炼学生动手能力。通过自主学习及组装机器人,可以使课堂讲授知识变得更有趣味性,学生主动学习专业知识,从中探索其中的奥秘,大大提高了学生创新意识与能力以及团队合作能力。
  参考文献:
  [1]牛玉艳.创意之星机器人在机电实践教学中的应用[J].甘肃科技.2015, (31)23:51-52.
  [2]纪欣然.基于Arduino开发环境的智能寻光小车设计[J].现代电子技术.2012,35(15):161-163.
  [3]周轶.博思维龙智能教育机器人在机器人教育中的应用[J].信息技术教育.2006(5):91-92.
  [4]李一浩,裴旭明,李宏伟.Arduino开源硬件引入机电专业课程实践教学.2015(1):61-63.
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