国际奥林匹克机械人解构
国 际奥林匹克机械人大赛(WORLD ROBOT OLYMPIAD) 是一项国际性的科技及教育活动，藉由美国麻省理工学院研发并由「国际奥林匹克机械人委员会」（WRO, World Robot Olympiad Committee）及丹麦乐高公司教育事业部（LEGO Educational Division）合办的国际性机械人比赛。目的是借着计算机信息及科学原理之融合运用，启发参赛者之科技运用及创意，并以机械人设计之竞赛活动，达到推动 创意科学教育之目的。通过一年一度的国际奥林匹克机械人竞赛活动，为国际青少年机械人竞赛提供共同的学习平台，促进国际性的机械人教育。
比 赛可分为竞赛和创意赛项目，且赛事分为小学组(12岁以下)、初中组(13-15岁)、高中组(16-18岁)及大学组(18岁以上)。而竞赛项目的内容 每年都可能改变，目的是增加比赛的挑战性和多样化，让参赛者从中认识更多技术。以下就为大家解构今年国际奥林匹克机械人大赛的竞赛项目。
竞赛项目
大 会规定参赛队伍组装的机械人须为Legor组件及其控制器为RCX或NXT。此外，不得对LEGOR原装零件进行任何修改（例如：RCX、NXT、马达、 传感器等），亦不可使用螺丝、黏着剂或胶带等物品来固定零件。控制程序必须以Robolab或Legor Mindstorms TM Edu NXT编辑。机械人最大伸展尺寸其长、宽、高均不可超过 250mm。需为自主式机械人，能独力完成大会之指定动作。
选 手于比赛中使用的零组件不容许有成品、半成品、疑似机构之对象、使用之说明书、机械人组装步骤或图片、赛前写好的程序、已设定控制程序的机械人控制器或是 可能影响比赛公平进行之物品。规定队伍于时限60分钟内即场组装机械人、撰写控制程序，并可在比赛场地进行测试。组装时间结束时，通过裁判对机械人的组装 审核后方可比赛。
该项安排明显是要考验选手的应变能力及时间分配，并要求选手凭经验和以往所学即场应用出来。笔者建议选手先冷静分析场地设置，然后运用以往所学搭建的适当机械人。编程和搭建技巧要纯熟，所以平时要有一定的操练。时间分配得宜以增加场地测试时间。
由 于比赛有一定难度，大会也不想太为难选手，让表演较差或一时失手的队伍有多一次翻身机会。因此，每轮比赛均有二回合，成绩并取其较佳的一次。首回合结束 后，有10分钟时间修整机械人(包括程序、更换零件等)，然后再迎战第二回。如赛果出现两队最佳成绩相同，以次佳成绩较佳队伍排名在前。若两回合成绩均相 同，则重量较轻的机械人排名在前。
参赛队伍必须同时参加大会指定的两个单项比赛。每个单项比赛比二回合取最好的成绩来计算，总成绩以两个单项比赛最好的成绩相加作为排名。小学组、初中组、高中组每个组别须参加的两个竞赛项目。
小学组：「机械人轨迹赛」及「机械人越野障碍赛」
初中组：「步行机械人越野障碍赛」及「阿里山小火车竞速赛」
高中组：「机械人分类赛」及「机械人阿里山搬运赛」
机械人轨迹赛
参赛机械人须要由起点区出发，沿着指定路线，抵达终点区。
比赛场地由32块285mm x 285mm白色底及黑色轨迹线的方块组成并为成8 x 4矩阵。场地左侧(或右侧)放置一块60mm x 1140mm 的黑色底板。墙面高90mm、内侧为黑色。
比赛的轨迹线是由下列特定方块组成，包括直角、圆弧、十字、直线、斜线、端点(用于起点区与终点区)。轨迹线为宽18mm黑胶布。
任务及计分
每回合时限1分钟，机械人必须从起点区沿指定路线，抵达终点区并使终点定时器停止，才完成任务。若机械人的投影完全离开黑色轨迹线，或经十字路段时未依裁判团作规定动作，均被判定为「机械人未完成比赛」，且该回合立即被终止，并由裁判计终止前所获算分数。
机械人依顺序且机身完全通过一个路段方块可取10分(不包括起点区与终点区)。比赛的成绩为任务得分与时间得分相加。机械人每成功通一个路段单段，可获10分。时间得分为60减去完成整个路段所需时间。
虽然只是短短一分钟，但比赛难度未必是大家想中困难。因为轨迹线是由特定方块所组合而成，使路段变化少，且路段没有障碍物和断线。它不竟是小学组的赛事呢！平日选手有一定的练习，机械人的程序和搭建应不成问题。所以能够完成赛事的队伍也不少，这样时间得分就成了致胜关建。
机械人越野障碍赛
这个项目在小学组和初中组均有出现，而两者的比赛型式和场地布置亦极为相似。所有笔者以下会一并介绍。
笔者首次了解比赛场地，可能和大家有个同样拟问，为何初中组的赛场会比小学组的还要容易呢? 原来小学组能够以轮式机械人比赛，初中组的就得使用步行式机械人。
场地布置
1) 场地尺寸为长2340mm × 宽1140mm、白色底；墙面高90mm、内侧为黑色。
2) 起始区及终点区长400mm x 宽360mm。
3) 转折区长400mm x 宽750mm。
4) 跑道区内分为十二个路段，每段长385mm x 宽360mm，其上可能设有隧道、草地、碎石、故障车辆、桥梁等路段。设置顺序与数量于选手组装开始前，由裁判团宣布。桥梁和终点区的气球只出现于小学组。
任务及计分
小学组---比赛时限1分钟。机械人由起点区出发，通过各式障碍物，抵达终点区，并刺破汽球。
初中组---比赛时限2分钟。机械人需以「腿」移动，由起点区出发，通过各式障碍物，抵达终点区。机械人必须模拟动物腿部的运动方式，不能像轮子一般的转 动。每条腿都必须以动力驱动，不可仅作为支撑用。组装时间结束，裁判团将进行器材审核，并执行「脚」的组装认定，不合格者取消该队该回合参赛资格。
计 分方式同样为任务得分与时间得分相加。机械人每成功通一个路段单段，可获20分，最多为240分(共十二个路段)。当然重复通过的路段，或是未依序通过路 段，于该路段是不获得分。时间得分为时限(秒)减去完成整个路段所需时间(秒)。于小学组中，机械人在时限内抵达终点区，并刺破汽球，可额外加30分。若 机械人进入终点区，但未有刺破汽球，则未获得本积分，但不影响时间得分与任务得分。额外加分初中组所没有的。
比赛小技巧
场地的间隔可看成一个简单的迷宫，我们可根据场地障碍物布置选择迷宫法左手法则或右手法则，让机械人靠着墙走。使用左手法则将传感器安装于机械人左侧；右手法则将传感器安装于机械人右侧。若机械人搭建得宜最终应可到达终点区。
如果使用红外线光感来判断机械人与墙壁距离需要留意。因为比赛场地内侧为黑色，这会给收红外线，影响传感器探测的表现。所以使用碰撞传感器是较有效做法。
赛场部分路段有黑线，这可视为对机械人的引导，让机械人可透过对地光感修正轨迹。对小学组而言，这非常有用。因为可避免机械人的轮子卡进斜坡凹构，亦有助机械人刺破终点区的汽球。由于需要应付碎石和桥梁路段，搭建时轮子、底盘、传感器离地距均不宜太小。
至于初中组的同学就得了解连杆机构及其搭建技巧，所以赛前要有足够准备，实质的测试是必要的。这样才可搭建出走得又快又稳的步行式机械人。当中4足或6足的应是大家首选，因为平衡较易掌握，对地形适应力强，走起来又不会笨重。
阿里山小火车竞速赛
机械人模拟阿里山小火车的特色「阿里山碰壁」，由起始区出发，进入各转折区，抵达终点区。
比赛场地尺寸为长2340mm × 宽1140mm × 高750mm白色底。
起点区及终点区长500mm × 宽380mm，于路段的前端与末端，均设有宽50mm的黑线。
转折区长500mm × 宽760mm，内设有Y字形轨道线，轨道线宽18mm黑色，末端设有宽50mm的黑线
跑道中间设有黑色轨道线，轨道线宽18mm黑色。
任务及计分
比赛每回合2分钟。机械人从起点区出发，进入转折区须模拟阿里山小火车的特色「阿里山碰壁」以「车头进、车尾出」。
机械人必须沿着轨道线，通过各路段，抵达并停在终点区内。
机械人的投影完全离开轨道线，则为「机械人出轨」。会被视为无法完成比赛。
若经裁判判定机械人未完成比赛、判定已无法完成比赛或该回合时间已到，则该回合比赛结束，选手应立刻停止机械人，并由裁判计算分数。
计 分方式同样为任务得分与时间得分相加。1)机械人每通过一个转折区取40分：机械人必须依顺序、依本大会指定路径且机身完全通过一个转折区，机械人于转折 区中央黑线部份需模拟「阿里山碰壁」以「车头进、车尾出」方式移动，并且机械人上投影需接触转折区末端黑线始能得分。当机械人在搬运区时，就不需接触搬运 区末端黑线。本项总分为80分(共有2个转折区)。
2)机械人机身完全进入终点区内，并且机身静止于终点区内5秒钟以上，可获加80分。时间得分为120减去完成整个路段所需时间(秒)。
机械人阿里山搬运赛
机械人从起始区出发，进入各转折区，抵达搬运区，搬取负载物，再回到起始区
场地布置与初中组的阿里山小火车竞速赛是一样的，分别在于最顶的折返区中央放置了一负载物为铝罐(355ml铝罐，未开封)。
任务及计分
比赛要求与阿里山小火车竞速赛相似。比赛每回合为2分钟。从起始区出发，沿着轨道线，通过各路段，进入各转折区，抵达折返区，搬取负载物，再回到起始区。机械人回到起始区后，须停在起始区内。
1)机械人每通过一个转折区取40分：内容与阿里山小火车竞速赛要求相同，只是本项总分为160分(上山和下山各2个转折区)。
2)机械人取得负载物取40分：机械人需使负载物随机械人连动并移出折返区，才算任务完成。若机械人的机身完全进入折返区，但未能造成负载物任何移动，即向回程方向移动，回程之任务积分不受此影响。
3)机械人搬运负载物抵达终点取40分：机械人需搬运负载物抵达起点，且机身和负载物的上投影皆在起点区内。
4)机械人静止于终点取40分：机械人机身完全进入终点区内，并且机身静止于起点区内5秒钟以上
5)时间得分为120减去完成整个路段所需时间(秒)。
比赛小技巧
参加阿里山小火车竞速赛或机械人阿里山搬运赛的队伍，其机械人都要沿斜坡而上，故此机械人扭力和轮胎摩擦力必须足够，车子才不会在斜坡上打滑。
机 械人要顺利通过仆每个转折区，确实需要一定技巧。因为机械人需模拟「阿里山碰壁」以「车头进、车尾出」，这样机械人部份时间就要倒车上坡，于高中组更要负 载铝罐倒车下坡。同时于转折区选择适当的分支路段亦成了个问题。运用两至三个红外线对地光感是相信是必言的，而且更可能需要于程序中设定机械人向左转或右 转的时机。
高中组的队伍，如要在搬运铝罐的任务中取得分数就得最少使用三个马达(两 个负责行走，一个负责钳臂)。要将355ml铝罐钳住并运返起点，钳臂的设计要有足够力量固定铝罐。在搭建时需要考虑机械人于负载铝罐前后的落坡和上坡表 演。这步骤要做得好，最低限度也要搭建一条标准斜度的斜坡来测验。下坡时，马达转速不宜太高，否则机械人可能翻倒或使铝罐飞脱。
机械人分类赛
在回合时间内，机械人由起点区出发至堆放区，将放在堆放区的各式回收物，移放至分类区的指定位置
比赛场地尺寸为长2340mm ×宽1140mm白色底，外框墙高90mm内侧为黑色，导航线宽18mm黑色。
起始区长宽均为400mm，含黑色框线宽18mm。
堆放区长400mm x宽800mm，内放置数个回收物。
分类区长宽均为300mm，共有三个分类区。
回收物之类型如下：
回收物于分类区的堆放位置、种类与数量，于参赛选手组装开始前，由裁判团宣布，且前列之单元种类不一定会全部使用。
任务及计分
每回合为2分钟，机械人由起点区出发至堆放区，将放在堆放区的各式对象，移放至分类区的指定位置。除非参赛队伍触碰机械人，否则机械人出发后不需再返回起点区。
机械人位于起点区内时，不得以延伸或栓绳等方式对比赛场地进行任何动作。于赛事进行中，每当选手触碰机械人，选手须立刻将机械人拿回起跑区。队伍之后可进 行准备动作，并于起点区再次出发。同时裁判会扣除一个场上的回收物。扣除的顺序为尚在堆放区的回收物、离开堆放区的回收物、在分类区的回收物。直至扣完为 止。
该项比赛只设任务得分，于回合结束后，裁判会以比赛场地中回收物的位置计分。每个回收物完全离开堆放区可得10分；若回收物被放置到裁判指定的位置，每个可得30分。
假设共有9个回收物，机械人于回合时间内，将4个回收物送至裁判指定的位置。当机械人移动第5个回收物离开堆放区后，选手触碰机械人。裁判依规则扣除一个 尚在堆放区的回收物，且要求选手将机械人拿回起跑区，重新出发。回合结束时，机械人未能赶及将第6个回收物搬到裁判指定位置，只是移出了堆放区。其任务得 分=成功移动6个回收物(10x6)+成功放置回收物至指定位置(30x5)=210分
难度所在
机 械人要将回收物移出堆放区这不是难事，但要将其送到指定分类区，这30分却有一定的难度。如果回收物于堆放区的位置是以特定方式放置，机械人要分辨拿取的 回收物会较容易。若回收物是随意放置在堆放区内，难度会大大增加。相信部份选手可能会放弃分辨回收物，直接将回收物送至预先设定的分类区。如采用这种策 略，最好是钳臂的计设较大，每次能运送两至三个回收物，可能有效益会更高。根据回收物的颜色(白、红、黑)，运用红外线传感器来分辨回收物是个可行做法， 监于回收物外型红和黑色的较容易分辨。
虽然竞赛项目规定了选手使用的机械人套件，可能会阻碍了他们发挥。但从另一角度看，大家都在同样的条件下作赛，这更能考验选手的搭建设计和编程的功夫。此外，每年奥林匹克机械人大赛的竞赛项目都各有特色，令选手要不断面对一个个新挑战，从难题中学习并提升技术。
后记
至 于今年的创意赛主题为「紧急救援机器人」。小学组、初中组、高中组三个组别各会选出最佳创意、技术、表现三个奖项的得主，从三方面去评审学生作品。比赛除 要求参赛者展示其作品及海报外，亦必须用英文展示说明及问答讨论。可见得一件作品要有好的发挥，除了选手付出的研究心血外，面试环节亦非常重要，这方能突 出作品优胜之处。