设计策略#

著名团队 FRC® 1114、Simbotics 的前任首席导师(现任顾问)Karthik Kanagasabapathy 在冠军会议上就有效的设计和竞赛策略发表了演讲,这是一个非常有用的资源:有效的 FIRST 战略。 另请参阅 演讲幻灯片

一般设计技巧和错误#

以下是一些很好的提示,供团队在高级设计和战略规划阶段做出决策。

问题

解决方案

一次做所有事情

  • 机器人不完善

  • 无法在一个领域出类拔萃

先完善一个目标

  • 机器人高度优化

  • 始终在一个领域表现出色

过于复杂

  • 需要更多时间进行迭代

  • 不太可靠

简化

  • 最好的设计通常是最简单的

  • 简化移动部分

以分数为先的设计

  • 忽视正当的原则

  • 通常非常不一致

一致性设计

  • 通常可靠性>评分能力

  • 联盟选拔等得到大加分

随意建造

  • 使用低于标准的材料构建

  • 支持结构不足

为可靠性而构建

  • 移除不需要的活动部件

  • 消除单点故障

设计问题

  • 浪费测试时间

  • 光有设计是不够的

注重执行

  • 做出决定,然后坚持下去

  • 执行往往胜过设计

一次搞定所有事情 → 先完善一个目标#

一致性是王道。

重要

第一年团队的一个常见隐患是试图一次完成所有游戏目标,尤其是在远程操作和终局游戏中。

这是非常不提倡的,因为新团队通常没有这样做的经验。拥有一个在比赛中完成所有目标的一致机器人,即使是在更高的水平上,也是不小的成就。

我们经常看到团队带来不完善的机器人,这些机器人会试图在比赛中做任何事情,但什么都不擅长。即使他们成功了,其带来的利益也往往是微乎其微的,且不能重复。如果团队花时间先完善一种机制,这个机器人可能会更成功。

团队应该始终记住这样一个原则,即能够始终如一地完成一件事的机器人可能比不始终如一地完成所有事情的机器人更具竞争力。我们建议团队在远程操作/终局中专注于一个目标并完善它。

小技巧

通常,拥有稳固自主和一致终局的团队可以在资格赛级别具有竞争力。这是新团队的推荐目标。

过于复杂 → 简单#

重要

团队陷入的另一个常见隐患是不必要地过度复杂化。简化你的机器人会减少以后可能的困难。

虽然有些机器人非常复杂,但请记住,这些团队通常经验丰富,具有某种加工能力,并完全在计算机辅助设计中设计他们的机器人。然而,许多世界级的团队经常构建巧妙但简单得离谱的设计。

简单的一些优点是机器人的故障点更少,因为机器人的运动部件更少。此外,与复杂的机制相比,迭代和完善简单机制所需的时间要少得多。理由是复杂的系统有更多的变量需要调整/可能导致问题。

保持事情简单实际上可以通过几种方式来实现。

  1. 限制机构运行的运动度。例如,直线滑块沿直线进出,而臂沿轴旋转。这样做将有助于消除可能对机构产生不利影响的力。

  2. 另一种简化方法是构建最短的前行距离。显然,从A到B的最短距离是在一条直线上,因此团队应该努力将游戏元素大致保持在一条合理的直线内。如果游戏元素需要多次改变方向,这有助于解决可能出现的问题。

得分优先设计 → 一致性设计#

重要

团队应该优先考虑一致性而不是得分能力。

龟兔赛跑,一个被过度使用的比喻,但它仍然有一个真理的核心。为什么?因为乌龟一直坚持不懈地向目标前进,而兔子不专注,没有确切的目标,因此乌龟打败了兔子。

任何一支成功球队的标志都是整个比赛赛季甚至整个赛季的一致性和可靠性。Sports王朝之所以是王朝,是因为他们不仅在几场比赛中,而且在多个赛季中都表现出高水平的竞争。没有一致性的力量,赢得比赛几乎是不可能的,更不用说锦标赛了。

太多的团队陷入了优先考虑得分能力的深坑,这是一个严重的错误。为了与第一个提示保持一致,首先完善一个目标,这种做法将有助于增加一致性。

重要

虽然得分能力应该是设计机制时的优先事项和目标,但它不是游戏中的一切。我们建议在中低得分水平保持一致,而不是在高水平上不一致得分。

专注于在你的比赛中每一次都能做那件事,你就会开始看到一致性有多重要。在联盟选择期间,这个技巧同样重要。顶级球队会优先考虑一致的球队,而不是得分能力。他们不怕看那些得分不多的球队,但每次都能为联盟得分做出贡献,而不是选择繁荣或萧条的选择。

杂乱无章地建设 → 有规划的建设#

重要

为最坏的情况而不是最好的情况而建造。在建造时,团队经常忽略一个关键原则:为可靠性而建造。团队经常在建造质量和材料上吝啬,这导致锦标赛不成功的最常见原因之一:零件故障。

团队也不会考虑竞争的严酷性,就好像机器人不会遇到对立的机器人一样。足够的驾驶员练习将能够更好地模拟游戏中的条件并测试机器人的可靠性。要解决这个问题,请参阅材料指南以更好地了解推荐使用的材料。

如果可能的话,团队应该在构建时考虑到冗余。例如,如果一组线性滑块因电线折断而失败,那么拥有第二组滑块仍然可以让机器人运行,而不是注定失败。实际上,加倍机制、电机和舵机系统是构建冗余的常用方法。

此外,团队经常忘记考虑机制上可能发生的扭曲或压缩力。

虽然我们不能给出任何具体的建议,但请记住,在整个运动范围内,你的机械装置的支撑结构必须承受什么样的力,并说明当它可能撞击另一个机器人/场地墙/场地时会发生什么。花时间建造更坚固的结构总是值得的。然而,考虑由此产生的额外重量是件好事。

此外,机器人断开连接的一个常见原因是接线问题。有关详细信息,请参阅接线部分;简而言之,请确保提前计划并为电线留出空间,并尽可能使用应变消除。

所有这些技巧相结合将帮助你的机器人变得更加可靠,这是所有世界级机器人的一个关键特征。

为设计发愁 → 专注于执行#

小技巧

糟糕设计的良好执行比好设计的糟糕执行更好。

重要

FTC是关于你在机械方面和驾驶员方面的表现如何。如果你的目标是获胜,那么你的机器人在机械方面有多漂亮并不重要。你的目标不是给评委留下深刻印象,而是在场上尽你所能表现最好。

一个不好的设计,但是有好的执行,还能在高水平上保持竞争力,这是很有可能的。即使能做到这一点的团队不多,但这仍然说明实现的方法非常重要。在头脑风暴设计时,如果可能的话,尽量不要在小细节上浪费太多时间。

讨论不同的设计并讨论利弊是很重要的,但是在选择了一个设计之后,除非有最初被忽视的重大缺陷,否则就坚持下去。改变设计会浪费花在原始设计上的时间,而团队本可以不断改进或练习更多。有可能在赛季中期重建你的机器人,许多顶级球队已经取得了巨大的成功。

但是,由于普遍缺乏经验,这不建议用于新手和新团队。现实地说,期望花费50-100+小时从头开始重建一个机器人。专注于如何迭代你当前的设计以尽可能有效,高效和精细化。

比赛提示和错误#

以下是团队在执行阶段做出决策的一些好建议。

问题

解决方案

疏忽驾驶练习

  • 不熟悉机器人的操作者

  • 机器人可靠性未经测试

持续的驾驶员培训

  • 驾驶员对控制感到舒适

  • 经过验证和测试的机器人

没有游戏策略

  • 缺乏应急计划

  • 削弱团队的力量

有策略的驾驶

  • 只采取有目的的行动

  • 高效有效的驾驶

完全由驾驶员控制

  • 效率较低

  • 需要多练习

部分自动化任务

  • 减轻操纵员的压力

  • 消除人为错误

忽视驾驶实践 → 持续的驾驶培训#

重要

新队伍的一个持续问题是忽视操作手练习。驾驶练习将在整个赛季进行,而不是比赛前一周。

不管你的机器人有多好,机器人只是成功的一半。操作手是决定整个团队成功的另外一半。即使你的机器人是世界上最好的,一个拥有称职驱动团队的劣质机器人很可能会击败你的驱动团队差的机器人。到四月份的世界锦标赛,大多数顶级球队已经进行了数百场练习赛。

与练习较少的团队相比,这带来了一些明显的优势。

  1. 操作手完全熟悉机器人在各种情况下的操作。

  2. 该机器人被证明足够可靠,可以承受数小时的运行。

  3. 团队从测试运行中收集的大量数据用于优化机器人的每个部分。

操作手练习不仅使操作手熟悉机器人并测试机器人的可靠性,它还模拟游戏中的情况。学习推动机器人的极限应该在练习期间完成,而不是在比赛中。这样,操作手将在压力下更加舒适地驾驶。具有密集驾驶员练习的团队将故意使事情变得更加困难(例如将残疾机器人放在场地中间或拔掉传动系统电机)。

虽然这看起来很极端,但这只是一种准备。如果你的操作手不知道如何反应,那么你需要更多的驾驶练习。

没有游戏策略 → 有策略地驾驶#

类似于操纵练习,这是许多没有经验的团队忽略的事情。一个体育例子很方便——即使有最有天赋的球员,没有好的比赛策略,一个团队也不会走得很远。

重要

一个能力较差、策略执行能力较强的团队通常会带来挫折。规划策略可确保2:30比赛时间内的每一秒都被用于最大效率,从而获得最高分。

例如,驾驶员应该确切知道在自主到远程操作切换后机器人需要定位的位置。当驾驶员不得不思考“我现在该怎么办”时,练习这个切换将节省几秒钟?在竞争非常激烈的比赛中,这几秒钟可能能够为你的团队赢得一个额外的周期。知道何时从远程操作过渡到终局目标同样重要(提示:先完善一个),并将节省宝贵的时间。策略应该始终用于得分最大化-无论这是一种访问游戏元素的定位策略,还是一种阻碍另一个联盟得分的防御策略。

小技巧

在大多数赛季中,阻止对方联盟得到10分与每场比赛得10分是一样的价值(防守和进攻同样重要)。

然而,对于新手球队来说,玩防守是不可取的,因为围绕这一策略的具体规则。如果一个团队希望执行防守策略,请务必阅读所有规则,因为如果防守不当,很容易招致处罚/牌。

术语

防御#

防守是一种策略,目的是阻止对方联盟得分,或者至少显著减缓对方得分。

如果操纵手非法进行防守并为他们的联盟招致处罚和/或牌,这种策略可能会适得其反。防守通常是通过阻碍对方联盟来进行的,要么通过战略性地定位机器人来阻碍访问,要么将另一个团队的机器人推向不利位置。

完全由驾驶员控制的驾驶 → 部分自动化任务#

重要

自主不应仅限于自主模式。将简单任务自动化可以真正节省时间并提高团队效率。

  1. 自动化任务可以节省时间并减少操作手处理多任务的需要。操作手应该始终以尽可能少的按钮按下来控制机器人。例如,在收集像素时自动停止吸取像素器可以节省一次按钮按下的时间。

  2. 自动操作某些机制具有消除驾驶员错误和缓解压力的优势。例如,如果电梯必须精确延伸到30英寸,与人类驾驶员的微小错误相比,带有编码器的电机 encoder 可以在全速下以100%的精度完成。

备注

自主功能应该能够被手动输入覆盖,以防出现问题(例如编码器拔出、零件断裂等),以防止损坏机器人并符合游戏规则。