浅谈登峰杯的认识和观点

张憨拙

摘 要：“登峰杯”参赛后的感悟：明确竞赛目标、合理规划参赛时间、认真研读比赛通知及比赛项目具体要求，以一个参赛者的视角阐述比赛中需要重点关注的飞行边界、飞行任务-挂瓶及投放、参赛器材的准备等问题。

关键词：选准项目；认真准备；注意事项；经验教训

“登峰杯”全国中学生机器人竞赛由中国自动化学会机器人竞赛工作委员会承办，旨在加深中学生对机器人基本原理的理解，提高学生的实际动手能力、分析能力和解决问题的能力，为中学生搭建机器人创新学习与评价的平台。

今年暑假7月17日到18日，我与同学一起到清华大学参加了第二届“登峰杯”全国中学生室内空中机器人项目的竞赛。

一、选准项目

报名前，我认真研读竞赛规则和有关要求，结合自己实际情况，选择了室内空中机器人参赛项目。

该项目要求设计一个四旋翼机器人，模拟实现小型四旋翼无人直升机遥控飞行，并完成精准定点飞行与飞行避障、航拍等任务。任务分为三个阶段。第一阶段：飞行器在遥控器控制下，在指定区域（起飞区）起飞到另一指定区域（物料区）抓取载重（6个灌水或灌沙的矿泉水瓶），并运输到指定区域定点放置（靶心处）；第二阶段：飞行器在遥控器控制下，按照规定路线穿框；第三阶段：飞行器在地面站（GCS）控制下循线，并定点降落。

竞赛中，前两阶段以航模操控飞行为主，第三阶段侧重机器人编程应用，各阶段都有较高难度，要求操作规范、娴熟。该比赛总分300分，第一阶段80分，第二阶段50分，第三阶段170分。竞赛记分根据机器人所放置物料的位置精度（环数）、过环情况、返回情况和飞行时间确定分值。竞赛排名由完成时间和竞赛记分共同确定。

二、认真准备

我结合自己平时练习情况，对照比赛规则和参赛要求，有针对性地制定了参赛计划，并积极准备。

1）根据比赛具体要求选定设备（及早决定，提高效率）；

2）进行组装调试；

3）平时注重模拟器练习；

4） 进行实战演练，严格按比赛场地的要求划好尺寸、分区等，只有多练、苦练，才能得心应手，飞得稳，顺利完成比赛任务。

三、注意事项

（一）注意比赛场地的边界和区域面积

如图所示：

1）起飞区在A区，旁边的红实线就是场地边界，边界是白色的隔离网控。飞行器一旦撞网，就损失一次机会（每个阶段有2次机会，用完，则直接进行下一阶段）。

2）而B区为物料区（放置3个灌水、3个灌沙的矿泉水瓶）。①矿泉水瓶6个挂钩方向各不一致，需要在挂瓶时不断调整飞行器的角度，或者选手不断移动位置。②该物料区B区域面积为1.44m.2，而各瓶并未放置在边界处，而主要集中在中心半米以内，瓶与瓶间距在10cm左右，排列比较密集，在挂瓶时容易将其他瓶弄倒。③当在挂瓶时撞倒其他瓶子后，不能将其扶起，意味着你将损失一个瓶子的得分。④该区域距离边界仅为0.45m，很容易在挂瓶后，飞行器由于重心不稳定，再加上舵量过大，导致撞网，失去一次机会。

3）在物料投放区C，内含3个靶环，每个靶环又分5个同心圆，直径分别为6cm、12 cm 、18 cm 、24 cm 、3 0cm，分值为5，4，3，2，1，而矿泉水瓶的直径为6cm。①投放时，要保证1瓶落入靶环内，否则不计分。②保持矿泉水瓶直立，不能倒，否则不计分。③落在哪个同心圆中，以其所标分值计分。④距边界仅为0.45m，极易撞网，飞行操控要稳、准。

4）在第二阶段，选手操控飞行器从D区穿框T1、T2、T3时，同组成员需观察飞行器飞行状态，打手势，示意其停止还是前进，防止由于难以估测距网距离导致撞网。如图：

5）不同阶段可换不同选手进行操控。

（二）注意器材的选用

1）機型：起初考虑到翼地效应，想考虑大一点的机型，认为其载重能力强，并且在挂瓶时稳，便使用了“S600”（轴距），但在实际飞行中，大型的优势并没有体现，反而是反应有些迟缓，在比赛过程中不容易快速调整姿态，导致撞网，反观其他小组的小型号机，完全可以满足比赛需求。推荐使用“S500”以下型号的。

2）飞控：我们小组起初使用了匿名科创的领航者V3飞控并使用了气压计和超声波定高功能，但发现效果在1.8米处仍不能稳定悬停；而换用“大疆哪吒NAZA”后，就达到基本稳定，并且还有价格优势（前者600元左右、后者200元左右）。通过比较，建议选用“NAZA-M LITE”，物美价廉；如果资金比较充裕，还可以考虑“DJI NAZA M V2”，“DJI悟空”等飞控，毕竟在一定程度上好的飞控可以弥补自身技术的不足。

3）挂瓶装置，起初我们小组使用的是铁丝绑在两边的起落架上。认为此方式可有效挂起瓶子，但在放下时则由于飞行器不稳定导致瓶被铁丝撞倒，影响成绩。在比赛过程中，我观察到一组选手，他们选择用细绳，有效解决了放瓶时容易将瓶挂倒的问题，但存在问题是：投放过程中瓶一直在晃动，放下时不容易使瓶直立。不过总体上看，我认为该方法还是比较可行的。

四、经验教训

这次竞赛，我在赛前积极准备，赛中与同学协作配合，赛后进行了认真总结。自己从中体会到：一是平时积累准备不足，比如参赛项目第三阶段的机器人编程，对选手的操控和编程能力要求较高，自己因编程不够熟练未参与此阶段竞赛而影响得分。二是未能严格落实赛前计划，比如临近比赛20天，才完成四轴调试，导致赛前训练强度不够，影响竞赛发挥。这使我认识到，竞赛犹如打仗，不能打无把握的仗，必须选准项目，摒弃侥幸心理和懈怠情绪，下苦功夫反复训练，充分准备。

虽然竞赛未取得理想的成绩，但通过反思自己在参赛过程中出现的问题不足，学习借鉴别人好的做法经验，确实开阔视野，增长见识，受益匪浅。同时，这项集动手、动脑于一体的活动，以其知识性、实践性、趣味性丰富了自己的科学素养，并通过竞赛锻炼了意志品质，增强了不向困难低头的勇气，培养了互助协作的团队精神。

参考文献：

[1]第二届“登峰杯”全国中学生学术科技创新大赛作品征集通知.

[2]“登峰杯”全国中学生机器人竞赛.

[3]第二届“登峰杯” 全国中学生学术科技创新大赛 机器人竞赛“室内空中机器人”项目竞赛规则说明.