速度、馬力缺一不可

機 械人足球比賽可說是一個講求速度和力量的賽事。因為機械人需要速度追波和攻門以增加出勝率，也可能要隨時迅速回防進行欄節，且可能會被對方機械人推開。所 以大家在設計時就需留意這一點，就以機械人的驅動方式來說，若馬達直接帶動大輪推進，其優點是速度快但力量會不夠。而馬達以小齒輪帶動大齒輪運轉，優點是 力量大但速度卻不夠快。因此提高功率是最佳的辦法，你可使輸出較大的馬達和提高供電電壓(視乎硬件的兼容性)，另一個常見的做法是以數個馬達來驅動一個輪 胎。而你可以選擇適當的齒輪比來找出速度與力量的平衡點，言而這種方式是不會提高功率的。因為提高速度便要減少力量，反之提升力量便會減低速度。

防守機械人要求高機動性

在 足球比賽中常見到選手的防守機械人使用萬向輪(Omni-directional Wheel)，目是想提升機械人的機動性，加快回防和撲球速度。萬向輪是在輪子圓周上裝有與輪軸垂直的小輪，因此可自由的沿著兩種方向移動。當馬達提供動 力時，萬向輪沿著軸向轉動，此時萬向輪上的小輪是無作用的。但當萬向輪往輪軸方向移動時，馬達則不輸出扭矩，此時輪上的小輪則變為輔助輪，減少移動時的摩 擦力幫助機體移動。透過使萬向輪機體可達到以下優點： (1)輪軸不需移動，即可改變平臺方向。 (2)?原地旋轉不需回轉半徑。 (3)可同時且獨立地控制機體的移動與轉動。

觸感安裝有竅門

在賽事進行中機械人會時常發生碰撞或可能走進場角，而使用接觸傳感器作為回避障礙物是最簡單直接的，只要傳感器被擠壓或沖擊就會將數字信號傳送到機械人的主控板以執行對應指令(如后退接著左轉等)。但傳感器的安裝位置也有竅門，它將影響機械人沖擊障礙物時的反應性。
如傳感器豎直安裝在前方于使用中會發現面對側面的碰撞很多時候無法反應，建議采用一般的45度安裝。如圖1中機械人A比B的會更快作出反應及感測范圍較 大。而傳感器的安裝高度亦應高于紅外線足球的高度，以減低機械人誤作足球是障礙物的機會。當機械人碰上障礙物時，一般會先后退接著以軸心轉向方式偏轉，這 可減低機械人被困死的機會且轉向起來也較靈活。

堅固車身甚緊要

由 于在機械人足球競賽中很難避免激烈的碰撞，加上現在機械人足球的發展是亦趨向力量。所以在機械人的機構設計與材料選用上必須做耐撞的考慮。而配置方面可透 過降低機械人的重心，來避免在轉向或碰撞時翻倒。而傳感器除感測部分外都不應超出機械人的輪廓，以減低碰撞時傳感器損壞的機會。
雖然機械人可以借助感測部減少碰撞和被開障礙物，但也不應過份依賴。我們可以在外形和配置上花點功夫，例如可以將輪胎藏起來或在外圍加設防沖欄，以減少碰 撞和卡死的現象。機械人的輪廓以圓形或圓角的設計為主，以減少碰撞時沖擊。過長的配線應束好以避免纏住東西。

機械人的視力

RCJ 足球比賽使用的足球有別于日常所見，它是會發射出紅外線的。這時紅外線傳感器就成了機械人的眼睛，透過傳感器接收的紅外線信號強弱，機械人可搜尋出足球的 大概位置。那么安裝傳感器時有甚么需注意呢？由于足球中心高度發射的紅外線范圍最廣，所以建議將傳感器的安裝高度大約為足球中心離地的高度，使機械人視野 更遠。而為了減低場地光線對傳感器的影響，可將傳感器安置于機體內或以外罩遮蓋。若采用一個傳感器進行感測，一般會安裝在機械人正前方。

您亦可加裝更多的紅外線傳感器以加強搜尋足球的能力，當然程序會相對復雜一點，但前提考慮是否有足夠的輸入埠。也可選擇紅外線復眼傳感器，它是在同一塊線路板上配置了多個紅外線接收組，可以接收多個方向的紅外線信號強弱。

定位裝備不可少

在足球比賽中判決機械人的位置和進攻方向是非常重要的，因為機械要在適當的位置射門和避免烏龍球的出現，才可提高出線的機會。而最常使用的就是超聲波測距、光感/灰階、指南針傳感器，接下來就為大家續一介紹。

超聲波測距傳感器的工作原理是發射超聲波，并檢測反射回波接收后的時差來測量距離(將回波和發射脈沖之間的時間間隔，由公式：距離＝速度*時間 / 2 計算出來)。 在足球比賽中超聲波測距傳感器起著判定障礙物作用。它一般是安裝在機械人正前方及左右兩則，若配合指南針傳感器一并使用就能知道機械人是否于對手的龍門前 和離門前多遠。而紅外線測距傳感器則是以發射紅外線及接收反射回來的紅外線信號強度來測量距離。兩者同樣是非接觸式的測量工具。但由于比賽規定機械人的顏 色和/或光線發射器不得影響其它機械人的光感讀數，因此不能使用紅外線測距傳感器。

灰階傳感器

足 球場的地板是鋪設了一張漸變的灰階紙，所以透過對地光感/灰階傳感器來判斷機械人的大概位置。傳感器會發射紅外線并按收反射回來的紅外線。只要傳感器發射 部分面對地板且不會對他機械人做成影響就可。如果機械人在行走時將所得的數據進行比較，就可判斷進攻正方是否正確。但由于球場橫向的灰度是不變的關系，單 靠光感/灰階傳感器是未能知道機械人位于龍門的正前方，還是左右兩旁。若要解決該定位問題，可配合超聲波測距傳感器/指南針傳感器一起使用。

足球場的模樣

指 南針傳感器是許多隊伍都會使用的裝備，因為使用的方法簡單，只要將對手的龍門方向預先設好，就可讓機械人知道進攻方向且避免烏龍球出現。指南針傳感器主要 是利用地磁場來定北極，現在一般有用磁阻傳感器和磁通門加工而成的。若要保證精確的測量，調校就不可少了。因為各個地方的地磁場并不是一樣的。同時，還有 各種異常磁場的存在。為減少受到干擾，解決辦法是將傳感器安裝在較高位置。

盤球器制作有竅門

在 比賽中，如果機械人可以控制足球將占有更多主動權。但要注意比賽規定機械人不得占有球超過20mm，由于可以占球的空間有限，必定需要借助地面與車體間狹 小而精確的空間卡住足球。較主動的做法是使用盤球器，原理是馬達齒輪箱帶動轉軸上輪胎向內旋轉，將球吸入懷中，而且建議采用摩擦力較大的輪胎效果會較佳。 在不犯規的前提下運球，運球器與球的接觸點必定低于球的最高點。

采用盤球器時可能會遇到以下問題。當機械人吸住球后，車體 會因為盤球器輪胎對球的摩擦力而上翹，可能導致主動輪間斷離地，造成行車不穩。可以在設計機械人時將重心放在較前位置，來抵消球滾向車子的反推力。另外于 盤球時，足球是與機械人做相反方向的滑動，這會降低機械人的前進速度，解決方法是提升馬達的輸出。

簡單運球器圖樣

運球器操作的模擬圖

透過轉軸旋轉將球擊出

射球裝置設計考功夫

設 計好的射球裝置比盤球器還要困難，除了要利用有限空間外，還要考慮硬件的整體配合和效率。所以一般隊伍都沒有安裝。寧可采用甩球方式射門，方法是機械人盤 著球于射球區時急停或急轉，藉慣性使足球向前滾。雖然球速不快，但做法簡單較簡單，若在編程和進攻策略上花點心思仍可作出有威脅的攻門。
如果要制造強而有力的攻門那就需要使用射球裝置了，常見的都是擊球式和彈射式兩種。擊球式的射球裝置主要是透過馬達旋轉帶動擊球轉軸將足球踢出；彈射式的可利用馬達旋轉齒輪帶動齒條壓縮彈簧，以彈射的方法將球射出。
但不說可能大家不知道于2005年的RCJ機械人足球比賽中，德國隊和伊朗隊竟使用了氣動彈射裝置，透過噴出壓縮氣體將球高速射出，真令人大開眼界。