纽约市——随便你怎么说速度和力量——是TaeTay优雅的旋转动作,使得这个鞋盒大小的机器人在纽约市库珀联盟科学与艺术促进会的机器人相扑锦标赛上大获全胜。每次机器人感应到擂台边缘时,它都会像陀螺一样快速旋转,使其带有尖牙的前端处于有利位置,从而利用对手的惯性来对抗它。
周一晚上,TaeTay的胜利标志着教授布莱恩·库萨克的春季机电一体化课程的14周结束,期间本科生从零开始制造机器人,参加他第10届年度学期末决战。为了赢得比赛,这些自主机器人必须将对手推出擂台——一个每边几米的方形——而自己不能离开擂台。机器人使用传感器根据边界的颜色来识别擂台边缘,并根据其编程做出反应。例如,一些会旋转,而另一些则会沿原路后退。
在本学期初,全班分为八个三人小组,每个小组必须协同工作,设计、建造和编程一个可以在相扑垫上定位并与对手交战的机器人。所有机器人都在同一重量级别中战斗——低于2.3公斤——并且其尺寸不能超过大约25厘米的宽度或长度和15厘米的高度。每个机器人的成本必须低于200美元,包括其电机、控制器和传感器。
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“学生们必须根据他们必须花费的资金来决定什么对他们最有利,”库萨克说,他是库珀联盟的机械工程兼职教授,该学院位于曼哈顿下城,专门为本科生和研究生提供艺术、建筑和工程教育。例如,他们必须确定电机的大小,他们是否想使用履带或轮胎以及他们的攻击方法。比较常见的方法之一是构建一个楔子并试图进入另一个机器人的下方,尽管另一种策略是简单地使用蛮力将对手推出。
库萨克承认,他的目标不是推动机器人相扑运动的发展,这项运动在国际上很受欢迎,并作为年度RoboGames锦标赛的一部分。相反,“机器人相扑增强了我教学的能力,”他说。机器人是强化库萨克教授的数字逻辑、计算机体系结构、嵌入式控制器编程、系统工程和项目管理等基本原理的一种方式,他补充说。他第一次接触战斗机器人是在2002年,当时他建造了一个直径两米的蜘蛛状机器人,作为他库珀联盟硕士论文的一部分,并试图参加流行的机器人大战电视节目。尽管他的八足装置——每条腿都有四个执行器——实际上从未进入擂台,但库萨克看到了这种比赛给学习过程带来的价值。
在周一晚上的比赛之前,库萨克指出,通常获胜的机器人是“故障最少的机器人”。他还指出,TaeTay团队提前一周完成了他们的机器人,并且该机器人在第一次打开时就可以工作。考虑到库萨克让他的学生自己从他提供的微控制器、传感器和其他基本组件中构建所有电子设备,这绝非易事。他补充说:“他们必须经历相当多的教育才能让任何东西工作,这是最具挑战性的部分。”