樂高 EV3 機器人參賽指南

“EV3機器人競賽技術指南”是一本以競賽技術為核心的“工具書”。涉及四個競賽版塊：賽事準備、結構設計、程序邏輯及常見問題。書中共計40餘個競賽技能，以“挑戰活動”的形式對競賽知識和技術進行闡述應用。另外，書中還總結了一些在賽場上常見的問題和解決方案。 本書中涉及的內容均為近些年參賽或製裁的過程中實際遇到的問題，現將這些經驗分享給各位讀者，希望對讀者能夠有所幫助。

主編：李博
從事多年機器人教學、培訓及賽事執裁工作，累計培訓百餘場，致力於知識的總結、普及與傳播。
曾擔任世界機器人奧林匹克競賽（簡稱WRO）組委會技術負責人；FIRST科技挑戰賽組委會技術負責人；FIRST工程挑戰賽裁判等職。在2015-2019年度FIRST賽事任裁判；2016-2019年度WRO常規賽任裁判長；2015世界機器人大賽WRO項目任裁判長；一屆機器人創客電視大賽任裁判長。

目錄

第1章 賽事準備 1
1.1 賽事註冊 1
1.2 器材準備 2
1.3 團隊組建 3
1.4 操作手選擇 4
1.5 競賽策略制訂 5
1.6 結構設計 6
1.7 任務規劃 6

第2章 機器人結構設計 8
2.1 動力傳輸 8
2.1.1 齒輪 8
2.1.2 齒輪齒條傳動 14
2.1.3 蝸桿傳動 15
2.1.4 鏈條傳動 15
2.1.5 帶傳動 16
2.1.6 萬向節傳動 16
2.1.7 凸輪機構 17
2.2 底盤設計 18
2.2.1 底盤類型 18
2.2.2 輪式底盤的轉向方式 19
2.2.3 電機的選擇 23
2.2.4 輪子的選擇 24
2.2.5 顏色傳感器的安裝位置 26
2.3 有電機手臂 29
2.3.1 抓取式收放結構 29
2.3.2 抓取並抬升式收放結構 32
2.3.3 旋轉吸取式收放結構 35
2.3.4 齒條式升降推拉結構 38
2.3.5 傳送帶式升降推拉結構 41
2.3.6 平行四邊形式升降推拉結構 43
2.3.7 曲柄滑塊式升降推拉結構 47
2.3.8 曲柄搖桿式往復結構 50
2.3.9 杠桿式擊打結構 53
2.4 無電機手臂 55
2.4.1 固定式結構 56
2.4.2 運送盒結構 59
2.4.3 單向收取結構 61
2.4.4 觸發下落結構 64
2.4.5 彈力結構 66
2.5 定位結構 70
2.5.1 利用場地邊框的定位結構 70
2.5.2 利用任務模型的定位結構 73

第3章 機器人程序設計 76
3.1 移動 76
3.1.1 常用模塊 76
3.1.2 利用陀螺儀傳感器直行 79
3.1.3 利用陀螺儀傳感器轉向 83
3.2 巡線 86
3.2.1 多狀態巡線 86
3.2.2 比例巡線 91
3.3 定位 94
3.3.1 利用顏色傳感器檢測線條定位 95
3.3.2 利用顏色傳感器垂直對齊於線條定位 98
3.3.3 利用觸動傳感器定位 104
3.3.4 利用超聲波傳感器定位 106
3.4 檢測物品有無 110
3.4.1 利用觸動傳感器檢測物品有無 110
3.4.2 利用超聲波傳感器檢測物品有無 114
3.4.3 利用顏色傳感器檢測物品有無 120
3.5 檢測物品大小 123
3.5.1 利用手臂電機度數檢測物品大小 123
3.5.2 利用底盤電機度數檢測物品大小 126
3.6 檢測物品顏色 129
3.6.1 利用顏色編號檢測顏色 130
3.6.2 利用RGB值檢測顏色 132
3.6.3 利用HSV值檢測顏色 137
3.7 數據寫入與讀取 144
3.7.1 利用函數關系控制移動 144
3.7.2 利用數字排列變量讀寫數據 149
3.7.3 利用文件讀寫校正反射光強度 153
3.8 PID控制算法 157
3.8.1 PID控制原理 157
3.8.2 PID算法應用於巡線 165
3.8.3 PID算法應用於直行 168
3.8.4 PID算法應用於轉向 169

第4章 備賽指南 173
4.1 賽前團隊建設 173
4.1.1 賽前準備 173
4.1.2 團隊協作 174
4.1.3 項目研究 174
4.1.4 技術答辯 175
4.1.5 演講技巧 176
4.1.6 裁判提示 178
4.2 比賽中的技術問題 178
4.2.1 場地光線強度對比賽的影響 178
4.2.2 賽台或場地紙差異 178
4.2.3 陀螺儀傳感器校準 180
4.2.4 雙電機速度差值檢測 181
4.2.5 執行程序選擇 182
4.2.6 電壓監測 184
4.2.7 設備檢查 185
4.2.8 第三方模塊導入 186