速度、马力缺一不可

机 械人足球比赛可说是一个讲求速度和力量的赛事。因为机械人需要速度追波和攻门以增加出胜率，也可能要随时迅速回防进行栏节，且可能会被对方机械人推开。所 以大家在设计时就需留意这一点，就以机械人的驱动方式来说，若马达直接带动大轮推进，其优点是速度快但力量会不够。而马达以小齿轮带动大齿轮运转，优点是 力量大但速度却不够快。因此提高功率是最佳的办法，你可使输出较大的马达和提高供电电压(视乎硬件的兼容性)，另一个常见的做法是以数个马达来驱动一个轮 胎。而你可以选择适当的齿轮比来找出速度与力量的平衡点，言而这种方式是不会提高功率的。因为提高速度便要减少力量，反之提升力量便会减低速度。

防守机械人要求高机动性

在 足球比赛中常见到选手的防守机械人使用万向轮(Omni-directional Wheel)，目是想提升机械人的机动性，加快回防和扑球速度。万向轮是在轮子圆周上装有与轮轴垂直的小轮，因此可自由的沿着两种方向移动。当马达提供动 力时，万向轮沿着轴向转动，此时万向轮上的小轮是无作用的。但当万向轮往轮轴方向移动时，马达则不输出扭矩，此时轮上的小轮则变为辅助轮，减少移动时的摩 擦力帮助机体移动。透过使万向轮机体可达到以下优点： (1)轮轴不需移动，即可改变平台方向。 (2)?原地旋转不需回转半径。 (3)可同时且独立地控制机体的移动与转动。

触感安装有窍门

在赛事进行中机械人会时常发生碰撞或可能走进场角，而使用接触传感器作为回避障碍物是最简单直接的，只要传感器被挤压或冲击就会将数字信号传送到机械人的主控板以执行对应指令(如后退接着左转等)。但传感器的安装位置也有窍门，它将影响机械人冲击障碍物时的反应性。
如传感器竖直安装在前方于使用中会发现面对侧面的碰撞很多时候无法反应，建议采用一般的45度安装。如图1中机械人A比B的会更快作出反应及感测范围较 大。而传感器的安装高度亦应高于红外线足球的高度，以减低机械人误作足球是障碍物的机会。当机械人碰上障碍物时，一般会先后退接着以轴心转向方式偏转，这 可减低机械人被困死的机会且转向起来也较灵活。

坚固车身甚紧要

由 于在机械人足球竞赛中很难避免激烈的碰撞，加上现在机械人足球的发展是亦趋向力量。所以在机械人的机构设计与材料选用上必须做耐撞的考虑。而配置方面可透 过降低机械人的重心，来避免在转向或碰撞时翻倒。而传感器除感测部分外都不应超出机械人的轮廓，以减低碰撞时传感器损坏的机会。
虽然机械人可以借助感测部减少碰撞和被开障碍物，但也不应过份依赖。我们可以在外形和配置上花点功夫，例如可以将轮胎藏起来或在外围加设防冲栏，以减少碰 撞和卡死的现象。机械人的轮廓以圆形或圆角的设计为主，以减少碰撞时冲击。过长的配线应束好以避免缠住东西。

机械人的视力

RCJ 足球比赛使用的足球有别于日常所见，它是会发射出红外线的。这时红外线传感器就成了机械人的眼睛，透过传感器接收的红外线信号强弱，机械人可搜寻出足球的 大概位置。那么安装传感器时有甚么需注意呢？由于足球中心高度发射的红外线范围最广，所以建议将传感器的安装高度大约为足球中心离地的高度，使机械人视野 更远。而为了减低场地光线对传感器的影响，可将传感器安置于机体内或以外罩遮盖。若采用一个传感器进行感测，一般会安装在机械人正前方。

您亦可加装更多的红外线传感器以加强搜寻足球的能力，当然程序会相对复杂一点，但前提考虑是否有足够的输入埠。也可选择红外线复眼传感器，它是在同一块线路板上配置了多个红外线接收组，可以接收多个方向的红外线信号强弱。

定位装备不可少

在足球比赛中判决机械人的位置和进攻方向是非常重要的，因为机械要在适当的位置射门和避免乌龙球的出现，才可提高出线的机会。而最常使用的就是超声波测距、光感/灰阶、指南针传感器，接下来就为大家续一介绍。

超声波测距传感器的工作原理是发射超声波，并检测反射回波接收后的时差来测量距离(将回波和发射脉冲之间的时间间隔，由公式：距离＝速度*时间 / 2 计算出来)。 在足球比赛中超声波测距传感器起着判定障碍物作用。它一般是安装在机械人正前方及左右两则，若配合指南针传感器一并使用就能知道机械人是否于对手的龙门前 和离门前多远。而红外线测距传感器则是以发射红外线及接收反射回来的红外线信号强度来测量距离。两者同样是非接触式的测量工具。但由于比赛规定机械人的颜 色和/或光线发射器不得影响其它机械人的光感读数，因此不能使用红外线测距传感器。

灰阶传感器

足 球场的地板是铺设了一张渐变的灰阶纸，所以透过对地光感/灰阶传感器来判断机械人的大概位置。传感器会发射红外线并按收反射回来的红外线。只要传感器发射 部分面对地板且不会对他机械人做成影响就可。如果机械人在行走时将所得的数据进行比较，就可判断进攻正方是否正确。但由于球场横向的灰度是不变的关系，单 靠光感/灰阶传感器是未能知道机械人位于龙门的正前方，还是左右两旁。若要解决该定位问题，可配合超声波测距传感器/指南针传感器一起使用。

足球场的模样

指 南针传感器是许多队伍都会使用的装备，因为使用的方法简单，只要将对手的龙门方向预先设好，就可让机械人知道进攻方向且避免乌龙球出现。指南针传感器主要 是利用地磁场来定北极，现在一般有用磁阻传感器和磁通门加工而成的。若要保证精确的测量，调校就不可少了。因为各个地方的地磁场并不是一样的。同时，还有 各种异常磁场的存在。为减少受到干扰，解决办法是将传感器安装在较高位置。

盘球器制作有窍门

在 比赛中，如果机械人可以控制足球将占有更多主动权。但要注意比赛规定机械人不得占有球超过20mm，由于可以占球的空间有限，必定需要借助地面与车体间狭 小而精确的空间卡住足球。较主动的做法是使用盘球器，原理是马达齿轮箱带动转轴上轮胎向内旋转，将球吸入怀中，而且建议采用摩擦力较大的轮胎效果会较佳。 在不犯规的前提下运球，运球器与球的接触点必定低于球的最高点。

采用盘球器时可能会遇到以下问题。当机械人吸住球后，车体 会因为盘球器轮胎对球的摩擦力而上翘，可能导致主动轮间断离地，造成行车不稳。可以在设计机械人时将重心放在较前位置，来抵消球滚向车子的反推力。另外于 盘球时，足球是与机械人做相反方向的滑动，这会降低机械人的前进速度，解决方法是提升马达的输出。

简单运球器图样

运球器操作的模拟图

透过转轴旋转将球击出

射球装置设计考功夫

设 计好的射球装置比盘球器还要困难，除了要利用有限空间外，还要考虑硬件的整体配合和效率。所以一般队伍都没有安装。宁可采用甩球方式射门，方法是机械人盘 着球于射球区时急停或急转，藉惯性使足球向前滚。虽然球速不快，但做法简单较简单，若在编程和进攻策略上花点心思仍可作出有威胁的攻门。
如果要制造强而有力的攻门那就需要使用射球装置了，常见的都是击球式和弹射式两种。击球式的射球装置主要是透过马达旋转带动击球转轴将足球踢出；弹射式的可利用马达旋转齿轮带动齿条压缩弹簧，以弹射的方法将球射出。
但不说可能大家不知道于2005年的RCJ机械人足球比赛中，德国队和伊朗队竟使用了气动弹射装置，透过喷出压缩气体将球高速射出，真令人大开眼界。