手臂舉至超過 20 吋長是違規的
It is illegal to raise arms above 20 inches in length

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2023-2024賽季主題為Full Volume，比賽場地由180×240公分組成，賽局主要的目的要將場地中的方塊放入得分籃當中。得分將依據每個得分籃中的數量、顏色種類、高度水平進行計算，也可透過清空右上補給區中方塊或賽局結束時停放機器人至補給區，來獲取分數。

#每個賽局計分方式

IQ競賽的訓練重點

VEX IQ競賽強調的是隊伍的合作關係，並且賽事也極為強調隊伍機器人研發的過程與紀錄，隊伍在成員的分工上也很考驗團隊合作的能力，因此庫樂思在IQ競賽的訓練上也遵循這樣的規劃來進行。

#隊伍與隊伍間的交流溝通
#隊伍成員的合作分配
#機器設計的研發設計過程記錄
#透過競賽活動一次次進步與調整隊伍的機器設計
#良好的操控與臨場反應能力

策略車型分享

庫樂思國中組隊伍【3332H】為今年第一次組隊參賽的隊伍，我們鼓勵孩子跳脫出框架思考，在每次比賽可以分析所能採取的策略，並且展開行動!

此台車型與主流車型有很大的不同，靈感來自於KnifeEdge Robot by @benlipper，此車型在隊伍本身的Skill表現上較弱，但著重在與其他隊伍的合作，並且補足短處(清空補給區)。

影片分享為VEX Taiwan Open國中組-南區賽的最後決賽紀錄，確實能夠達到清空補給區並且拿到最後團體挑戰賽的第三名!

結語

此車型於該次比賽中，也與隊友搭配打出當天資格賽最高分的紀錄，有大膽的想法加上實踐的行動力，勇於嘗試就能完成驚奇的表現，期待我們庫樂思的隊伍們再進化突破自己!

Inspired by KnifeEdge Robot by @benlipper

我們可以控制 V5 5.5W 馬達的方向、速度、加速度與力矩上限，以實現機器人的功能，V5 5.5W馬達適合低轉速與輕型裝置的應用，例如: indexer、arm（機器手臂）、intakes（吸取器）、 ……等，並且，相容於 VEX V5 產品和配件。

5.5W vs 11W 馬達比較

5.5W Smart Motor	11W Smart Motor
圖（二）說明 VEX V5 5.5W馬達的最大連續功率為 5.5W，最大力矩為 0.5 Nm（牛頓米）。	如圖（三）所示，VEX V5 11W馬達的最大連續功率為 11W，最大力矩為 2.1 Nm。

VEX V5 5.5W 馬達與 VEX V5 11W 馬達的轉速，都受到馬達內部的處理器與軟體限制，所以馬達能一直維持一定的轉速，並且在功率負載下達到轉速的最大值。在圖（二）與圖（三）的比較下得知，V5 11W馬達的最大功率為 5.5W馬達的 2 倍，兩種馬達分別在達到最大功率時，VEX V5 11W馬達的力矩 2.1 Nm 約為 V5 5.5W馬達 0.5 Nm 的 4 倍。

5.5W 馬達的原理與設計

馬達的內部電路有一完整的 H 橋和 Cortex M0 微控制器來測量位置、速度、方向、電壓、電流和溫度，微控制器執行 PID控制，具有速度控制、位置控制、力矩控制、回饋增益與類似工業機器人的運作規劃，PID 以 10 毫秒的速率計算，電機的 PID 值由 VEX 預先調整，以在所有操作條件下實現需求。

V5 5.5W 馬達最特別的功能之一是功率的一致性，即使馬達內部運行的電壓稍微低於電池最低的電壓，馬達的功率仍然會精確地控制在正負 1%。所以，無論電池的電量或馬達的溫度是多少，馬達在每次運作時都會表現出相同的效能。

在不影響最高功率輸出的狀況下，導致失速的電流值被限制在 2.5 A（安培）以確保馬達的溫度受到控制，因此導致失速的電流受到限制，所以，V5 5.5W馬達不需要會讓馬達在使用時因溫度過高而自動斷電而讓馬達完全停止運轉的自動復位保險絲（一種熱敏電阻）。

2.5 A 的上限基本上消除了馬達性能曲線中使用者不需要的區域，並確保使用者不會在無意間導致馬達進入失速狀況。

為了確保馬達持續順利運轉，馬達內部的溫度是隨時受到監控的，如果馬達的溫度正在接近不安全的溫度上限，則會警告使用者馬達的溫度不正常，如果 V5 5.5W 馬達的溫度達到溫度上限，則 V5 5.5W 馬達會自動降低其性能（但 V5 5.5W 馬達不會完全停止運轉），以確保不會造成任何毀損，V5 5.5W 馬達的內部構造如圖（二）所示。

V5 5.5W馬達能計算準確的輸出功率、效率與力矩，讓使用者能隨時了解 V5 5.5W 馬達的性能，V5 5.5W 馬達的位置與角度的誤差都為 0.02 度，所有資料如表（一）所示。

5.5W 馬達可使用的函式

如表（二）所示，與 V5 11W 馬達相比，V5 5.5W 馬達在 Actions(命令馬達動作)只有 Motor.spin()與 Motor.stop() 兩個函式，其他可使用的函式皆與 V5 11W 馬達相同。

參考資料:

1. Understanding V5 Smart Motor (5.5W) Performance
2. Understanding V5 Smart Motor (11W) Performance

VRC 挑戰賽 Spin Up 在 12’x 12’ 的正方形場地上進行，目標是通過使用 Disc 得分，佔據 Roller 和賽局結束時覆蓋場地泡棉墊, 以獲得比對方聯隊更高的得分。

比賽場地

比賽場地由 36 塊泡棉墊、雙方的 High Goal、Low Goal、4 個 Roller 以及 2 個導入台所組成，並且初始狀態下會有 38 個 Discs 在場地中，以及 22 個 Discs 在場外。

圖(一) 比賽場地側視圖

圖(二) 比賽場地俯視圖

圖(三) High Goal

圖(四) Roller

圖(五) 導入台，選手只能透過此裝置導入場外的 Discs

計分方式以及比賽過程

在對抗賽中，雙方的機器人必須將分佈在場地中的 Discs 收集並放置在對應己方顏色的 High Goal 中，每放進 High Goal 中的Disc可計 5 分，High Goal 下方的正方形區域是敵方的 Low Goal，並且每個在 Low Goal的Disc 計 1 分，也需要轉動場邊的 Rollers，使己方的顏色停止在指標中。

對抗賽的前 15 秒為自動時段，期間選手不能操控機器人，並且不能超過自動時段分界線，在自動時段得分較高的一隊可獲得 10 分。而在自動時段中只要在 High Goal 中至少放入兩個 Discs，並且將己側 Roller 轉成自己聯隊的顏色可另得1額外獲勝點數（AWP），自動時段的分數高低不影響此點數的獲得與否。獲勝點數是比賽後決定隊伍順位的依據，與單場比賽勝負無關。

圖(六) 綠色區域為 Low Goal，橙色雙對角線為自動時段分界線

後 1 分 45 秒為手動控制時段，此期間選手可透過遙控器操控機器人，須注意一台機器人上的Discs不能超過 3 個。最後 10 秒為賽局末段，在這段時間機器人不再受規格的限制，允許無限延展或伸長。比賽結束時，Roller 指標中的顏色可增加對應聯隊的分數 10 分，並且同時計算雙方機器人所接觸的泡棉墊數量，每接觸一個泡棉墊可計 3 分。

表(一) 各項得分方式以及齊對應分數

參考資料

https://content.vexrobotics.com/docs/2022-2023/vrc-spin-up/Game-Manual-01.pdf

台灣各地區賽規則有可能會和國際賽規則相異。

WRO 2022 規則官網：https://wro-association.org/competition/2022-season/

台灣玉山機器人協會：http://www.era.org.tw/main/

更新日期：2022/02/06

主題：機器人夥伴 – 照護機器人 THE CARE ROBOT

1. 介紹
2. 競賽場地底圖
3. 比賽物件、定位、隨機擺放
4. 任務
   1. 送洗衣物
   2. 依標記方塊的資訊
   3. 帶水到房間中
   4. 玩遊戲
   5. 機器人停放
   6. 獎勵分數
5. 分數計算
6. 地區與國際賽事活動

1. 介紹

機器人可以豐富人們的日常生活並提供協助。例如引導我們參觀博物館，或是幫助我們完成乏味或吃力的任務。

在高中組的競賽中，機器人擔任醫院中護理與運輸的角色。 將待洗衣物送到醫院中的洗衣區，把水送到不同的房間，並與病人一起玩樂。 同時，在穿過醫院走廊時必須注意護理師和其他訪客。

2. 競賽場地底圖

底圖不同區域的名稱及位置如下圖示：

有些區域標有數字以分辨。參考上圖以了解所指的區域。每個房間中有五個區域標有數字：
1：待洗衣物的位置
2：遊戲球的位置
3：遊戲網的位置
4：桌子的位置
5：標記方塊的位置

如果競賽桌台大於底圖，請將底圖置於整個桌台正中心。

3. 比賽物件、定位、隨機擺放

待洗衣物 與 洗衣籃

有三個待洗衣物塊（一個黑色、一個紅色、一個黃色）和三個洗衣籃（一個黑色、一個紅色、一個黃色）。這些物件會依下列規則擺放：

• 三個待洗衣物塊每回合會隨機置於四個房間內標示「1」的區域中。
• 三個洗衣籃每回合會隨機置於洗衣區的灰色方形上。

待洗衣物塊	黑色待洗衣物塊在藍色房間中
洗衣籃	洗衣籃一種可能的初始位置

標記方塊

場地上有四個標記方塊（兩個綠色、兩個黑色），每個回合隨機擺放於每個房間前方標記「5」的區域中。標記方塊用來辨別該房間需完成那些任務（參見任務描述）。

標記方塊	在黃色房間前的標記方塊

遊戲球 與 遊戲網

玩遊戲需要兩個物件，球與網子。遊戲網有紅、黃、藍、綠色的並放置於對應顏色的房間內標記「3」的區域中。有兩顆紅色球與兩顆藍色球，紅球在黃色與綠色的房間中、藍球在紅色與藍色的房間中，在每個房間中標記「2」的區域中的 2×2 樂高薄板上。

遊戲球	黃色房間內的遊戲球
遊戲網	綠色房間內的遊戲網

桌子 與 水瓶

場地上有四張桌子（一張紅色、一張藍色、一張綠色、一張黃色），放置於對應顏色的房間標記「4」的區域中。此外場地上還有三個水瓶，水瓶放置在設備區域的預定位置。

桌子	綠色房間中的綠色桌子
水瓶	設備區的水瓶物件，每個水瓶物件都按照場地上的形狀方向放置。

人員

我們有六位人員在場地上（有黃色、綠色、紅色、藍色、白色和黑色）。這六位人員每回合中隨機放置在八個紅色方形區域上。

人員	場地上的黃色人員，每個人員物件都按照場地上的形狀方向放置。

隨機化總結

以下比賽物件每回合隨機放置於場地上：

• 標有「1」的區域的待洗衣物塊。
• 洗衣區三個方格上的洗衣籃。
• 標有「5」的區域上的標記方塊。
• 8 個紅色方形上的人員物件。

其他物件（水瓶、桌子、遊戲網和球）每回合也被放置在比賽場地上，但位置不是隨機的。

4. 任務

為了更好地理解，將分多個段落說明任務內容。團隊可以自由決定執行任務的順序。

送洗衣物

照護機器人的一項任務是幫助人類運輸材料，在醫院中，機器人將能幫忙把每間房間中的衣物運送到中央洗衣區。這也是場上的任務，機器人應該從房間中收集待洗衣物塊並送至洗衣區；如果將待洗衣物塊放置在對應顏色的洗衣籃內（例如：將紅色待洗衣物塊放置紅色的洗衣籃），則可完全獲得分數。

洗衣籃不須停留在他們的初始位置（意思是機器人可以稍微移動它們以將待洗衣物置入），然而，重要的是洗衣籃仍須完全在洗衣區內。

依標記方塊的資訊

對於接下來的兩個任務，要參照在初始時每個房間前面的標記方塊（一旦它們被掃描，就可以移動它們）。標記方塊的位置決定了以下情況：

• 房間前面是白色標記方塊：放一個水瓶在這個房間的桌子上。請注意，如果機器人將水瓶帶到錯誤的房間，則會被扣分。
• 房間前面是綠色標記方塊：機器人應該和這個房間的居民玩遊戲。只有當機器人在正確的房間玩遊戲時，才會獲得分數。

帶水到房間中

在醫院裡，每個房間裡的每個病人都有足夠的水喝是很重要的。因此，照護機器人的一項任務是每天給不同的房間送水。但要注意，只須把水帶到那些需要新水的房間。

機器人應從設備區域取出水瓶並將其帶到正確的房間（前面有白色標記方塊的房間）。 如果水瓶在正確的房間裡，則獲得分數，如果水瓶正確地站在桌子上，則獲得最高分。 每個房間最多一個水瓶，設備區有一個備用水瓶。

請注意，場地上有 3 個水瓶，機器人任務只需要 2 個水瓶。 第三瓶只是備用品。

玩遊戲

照護機器人的另一項任務是與住院的人一起遊玩，但當然沒有足夠的機器人每天和每個人一起玩遊戲，這就是為什麼機器人應該只在標有綠色標記的房間裡玩遊戲。

要在正確的房間（前面有綠色標記方塊的房間）內進行遊戲，機器人應將球舉至遊戲網內（球的顏色並不重要。），如果球只接觸遊戲網而不接觸比賽場地，則獲得滿分。

機器人停放

最後，機器人應該返回到「開始與結束區」。當機器人停至「開始與結束區」且正投影完全於區域內時任務完成（電線允許在區域外）。

獎勵分數

在穿越醫院時，機器人注意周遭的一切是很重要的。 門、樓梯、轉角，當然還有我們人類。 因此，機器人應注意避開競賽場地上的人員物件。

未移動或損壞場地上的人員將獲得獎勵分數。 此外，未移動或損壞房間內的遊戲網和桌子將獲得獎勵分數。

5. 分數計算

“完全”表示競賽物件僅接觸到相應區域（不包括黑線）。

計分解釋

待洗衣物塊完全位於洗衣區域內，但不在洗衣籃內或上方：每個 6 分。

待洗衣物塊在相異顏色的洗衣籃內且洗衣籃仍完全在洗衣區域內：每個 10 分。

待洗衣物塊在對應顏色的洗衣籃內且洗衣籃仍完全在洗衣區域內：每個 16 分。

水瓶完全在正確的房間內，但不在桌上：每個 6 分。

水瓶物件部分或完全在由標記方塊標明錯誤的房間內：每個 -6 分。

水瓶物件在正確的房間桌子上，但沒有直立，沒有損壞，且桌子仍在深灰色區域內：每個 10 分。

請參見下方正確桌子位置的照片。 那些情況也適用於此。

水瓶物件在正確的房間桌子上，直立，沒有損壞，且桌子仍在深灰色區域內：每個 14 分。

球在遊戲網內(一個網子只計算一顆球)：每個 13 分。

機器人完全停止在「開始和結束區」（僅當有獲得獎勵分數以外的分數時才能獲得：13 分。

每個沒有被移動或損毀的人員物件：每個 4 分。

其他獎勵分數物件遊戲網與桌子，與人員物件有相同的計分解釋。

6. 地區與國際賽事活動

將近 90 個國家/地區都有舉行 WRO 相關活動，我們知道每個國家/地區的隊伍都期望不同程度的複雜度。本文中描述的挑戰將用於 WRO 國際賽事活動，這是比賽的最後階段，擁有最佳方案的隊伍將參加，也是此遊戲規則具有挑戰性的原因。

WRO 組織認為所有參賽者都需要在比賽中擁有良好的經驗。即使比較沒經驗的隊伍也應該能獲得分數與成功。建立自信在他們熟練的技術能力上，在教育歷程中，對於他們的未來抉擇相當重要。

為了讓賽事更容易進行，可由每一個國家/區域的主辦單位依據當地的具體狀況自行調整比賽內容，如下提供一些構思：

• 去除洗衣籃的隨機性
• 去除標記方塊的隨機性
• 去除人員物件的隨機性，或減少人員物件
• 水瓶物件在起始時置於機器人上

通則

在 WRO RoboSports 項目中，團隊將設計與其他團隊競爭的機器人。在一場比賽中，兩隊各有 2 個機器人上場。機器人全程須由程式自主控制移動。運動比賽規則將每2-3年更換。

參賽者須為為 11 至 19 歲的學生。（2022 年賽季：2003-2011 年出生）由2至3人組成一支隊伍。

機器人僅能使用樂高 EV3、SPIKE、或 Inventor 主機與其感測器和馬達以及樂高零件組裝。

機器人最大限制：20 x 20 x 20 cm。

同隊伍兩個機器人間可使用藍芽或 wifi 進行通訊，但不可連線至任何參賽者的電腦。

團隊可以選擇使用任何相機鏡頭。 WRO 官方建議將 Pixy2 用於 EV3，將 OpenMV 用於 SPIKE 與 Inventor 。 

團隊可以使用 3D 列印或 CNC 加工，用壓克力、木頭或金屬材質製作元件將相機、鏡頭套件固定到機器人上。

比賽當天，參賽隊只能擁有兩個機器人。不允許使用備用機器人，請自行攜帶備用零件以防機器人損壞。

機器人雙打桌球賽

每場比賽由兩隊學生參加。每隊學生準備兩個機器人，在同一半場上運行，他們的目標是協作完成共同任務——將所有球從他們的半場推到對手半場。 

最初，每半場包含 4 個球。除了將自己的球推向對手場地外，機器人還必須不斷地識別對方機器人推來的新球，並採取行動將這些球推回。 

一場比賽 2 分鐘，比賽結束時，自己半場內球數較少的隊伍獲勝。 

下圖為此次比賽場地： 

兩邊都有坡道，中間有直向的矮牆

比賽為循環賽，會對到每一支隊伍，並與每支隊伍進行三場比賽。

比賽開始前隨機決定黑線上球的位置，並在雙方半場成點對稱擺放。

如果需要，允許機器人將不包含主要單元（主機、馬達、感測器）的任何部分留在場地上，離開機器人本體的結構將視為自由物件，但如果該物件阻礙球在雙方半場間移動，或物件落至對方半場，將輸掉該場比賽。

機器人可以行駛到坡道上，但不可接觸到紅色區域，也絕不能碰到對方半場（垂直於地面的坡道牆面是可以的），違反者將輸掉該場比賽。

不允許同一隊伍的兩個機器人同時操作超過 4 顆球，包含持有、推行或圍住。違反將直接終止比賽並計分。

機器人只能在場內運行，並輕柔的推、踢、扔、擊球，如果不小心在自己半場將球移出場外，比賽將暫停，並將球放回自己半場內；如果將球經由對方半場離開場地，比賽不會暫停，該顆球將出局不會被計分。若故意將球從自己半場移出場外，視為違規立即停止比賽並計分。

若比賽開始超過30秒後，所有球都位於其中一方半場內，將提早結束比賽並計分。

比賽結束後對方半場內的球數即為己方隊伍的得分。

隊伍比賽三戰兩勝勝出者可得三點，平手（1勝1敗1平手、或3平手）則雙方各得一點。

對局全都進行完成後將先依得點，再依總得分進行排名，以下為排名範例：

各地區賽可能會變更規則，例如不一樣的場地或球。

台灣各地區賽規則有可能會和國際賽規則相異。

WRO 2022 規則官網：https://wro-association.org/competition/2022-season/

台灣玉山機器人協會：http://www.era.org.tw/main/

更新日期：2022/01/17

主題：機器人夥伴 – 救災機器人 THE RESCUE ROBOT

1. 介紹
2. 競賽場地底圖
3. 比賽物件、定位、隨機擺放
4. 任務
   1. 尋找並撲滅大火
   2. 將化學品移出工廠
   3. 尋找工廠中的人員
   4. 穿越不平坦的地面
   5. 機器人停放
   6. 獎勵分數與避免懲罰
5. 分數計算
6. 地區與國際賽事活動

1. 介紹

救災機器人在緊急情況下協助救援人員完成危險與困難任務。這種機器人必須能夠承受高溫、克服碎片或樓梯、搜尋受傷人員、運輸危險材料，對未知環境產生模擬圖；國中組競賽中機器人將處理其中一些任務。

在國中組競賽中，機器人的任務包含撲滅工廠的火災，移開危險化學品，並為救援單位提供工廠內人員的位置。 同時機器人必須克服去工廠路上未知的地形。

2. 競賽場地底圖

底圖不同區域的名稱及位置如下圖示：

如果競賽桌台大於底圖，請將底圖切齊兩個「開始與結束區」的短邊，並於桌台兩長邊之間置中擺放。

3. 比賽物件、定位、隨機擺放

工廠中的物件

總是有兩個著火物，兩個人員物件（一個大、一個小），和一個化學物品，這些物件每回合隨機擺放於廠房的白色方形上，每個廠房最多放置一個物件。

物件的擺放方向與灰色方形的中的細灰線平行。

化學物品	著火物(x2)
人員(大x1)	人員(小x1)
物件置於場地上的範例	灰色區域中的灰線代表放置物件的方向
物件置於場地上的範例

水

水用來撲滅廠房中的火災，水物件可以在機器人啟動前裝置於機器人上，但仍然要符合機器人的大小限制。

水物件	水物件在比賽時於開始區域內 （可以放置於機器人上，而且不可移除至場地外）

標記方塊

標記方塊用於在位置圖上標示人的位置，位置圖旁的兩個黃色方形上有標記方塊。

標記方塊的起始位置

工廠牆壁

工廠牆壁有兩面，一個直的，與一個十字形的，放置於工廠內的灰色標記上。

十字牆壁	直牆壁
牆壁於場地上的位置	牆壁於場地上的位置

障礙牆壁

在機器人應穿越的的兩區域間有一堵障礙牆，不可移動或破壞此牆壁。

障礙牆壁

牆壁於場地上的位置

障礙元件

場地上有不同的障礙元件：有 15 個綠色單體元件置於通道 A、有兩排各 14 個 (共 28 個) 藍色元件置於通道 B。

綠色障礙元件，樂高 2×4 方塊	藍色障礙元件，樂高 2×4 方塊
用雙面膠固定於場地上	用雙面膠固定於場地上

兩個起始區域

場地上有兩個「開始與結束區」，在比賽當天公告機器人該由哪個區域為起始區；機器人須在開始與結束區域內啟動，並不包含黑色邊線，且啟動時電線也須在機器人最大限制之內。

隨機化總結

比賽當天，會隨機選擇起始區域。

在每回合，隨機決定工廠內物件於色方形上的位置（每個廠房最多一物件）。

4. 任務

為了更好地理解，將分多個段落說明任務內容。團隊可以自由決定執行任務的順序。

4.1. 尋找並撲滅大火

救災機器人的其中一項任務是識別為之建築內的起火區域，因此應尋找到著火物件並在其廠房內放置水物件。每個廠房最多計算一個水物件，如果有水物件放置於錯誤的廠房將扣分。

4.2. 將化學品移出工廠

救災機器人的另一項任務是識別與移出危險物品，在發生火災時，從建築內移出化學物品是相當中重要的。因此在此任務中，機器人需識別化學物品並移至黑色安全儲存區內。

如果將化學物品移出工廠外，可獲得分數；如果將化學物品完全置於安全儲存區內將獲得滿分。

4.3. 尋找工廠中的人員

在建築物發生火災的情況下，瞭解是否有人員受困，以及其位置，是非常重要的。然而救災機器人並不是用來運送人員的。 目前人員的運輸仍必須由人來完成。

因此機器人的任務是識別有人員的廠房並將其資訊交給救災團隊。機器人需穿過工廠，尋找人員，記住位置，並在場地左側的位置圖上用標記方塊標記出來。

如果標記方塊完全位於位置圖正確的廠房中，將獲得滿分。

4.4. 穿越不平坦的地面

救災機器人在未知和不確定的環境中工作。這就是為什麼機器人也需要在比賽場地上穿越不平坦的地面。這些不平坦的地面被標記為「通道A」和「通道B」。

機器人完全通過通道區域的兩條識別線，將能獲得分數，每個通道僅計算一次分數。裁判負責在機器人運行監督此挑戰結果。

4.5 機器人停放

最後，機器人應該返回到非該回合起始區域的「開始與結束區」。

只有當機器人停至非該回合起始區域的「開始與結束區」且正投影完全於區域內才能獲得分數（電線允許在區域外）。

4.6 獎勵分數與避免懲罰

不移動或損壞工廠內的牆壁將獲得獎勵分數。此外，工廠內未移動著火物件和人員物件將獲得獎勵分數。

移動或損壞障礙牆壁則會被扣分。

5. 分數計算

評分定義

“完全”表示競賽物件僅接觸到相應區域（不包括黑線）。

計分解釋

水物件完全位於有著火物件的廠房內（一個廠房最多計一個水物件）：每個 15分

水物件在沒有著火物件的廠房內，或廠房內的水物件比著火物件還多：-3 分

化學物品完全在工廠外（而不是在安全儲存區）：8分

化學物品完全在安全儲存區域內：12分

標記方塊完全置於位置圖上有人員對應顏色的廠房：每個 19 分

在此評分範例中，人員物件在黃色與白色的廠房內。

完全穿過通道A或通道B，定義為通過整個區域（由前後兩條線識別）。每個通道只計一次分數，且須障礙牆壁沒被移動或損毀，才能獲得分數：每個15分

說明： 兩個穿越區 （A 和 B，以淺紅色和黃色標出顯示）以左右兩側的深灰色線為界。整個區域 A 和 B 被視為穿越區。機器人必須完全通過穿越區才能獲得積分。

對於此項任務，裁判將對機器人在運行過程中的行為進行評分。若機器人結束時呈現以下圖片：

機器人完全停止在非該場起始區域的「開始和結束區」（僅當有獲得獎勵分數以外的分數時才能獲得） ：13分

著火物件或人員物件未被移動或損毀：每個 5 分

工廠牆壁未被移動或損毀：每個 6 分

同樣的邏輯使用於所有工廠牆壁。

障礙牆壁被移動或損毀：-12 分

注意：不允許移動或損毀障礙牆，一點點也不行。

6. 地區與國際賽事活動

將近 90 個國家/地區都有舉行 WRO 相關活動，我們知道每個國家/地區的隊伍都期望不同程度的複雜度。本文中描述的挑戰將用於 WRO 國際賽事活動，這是比賽的最後階段，擁有最佳方案的隊伍將參加，也是此遊戲規則具有挑戰性的原因。

WRO 組織認為所有參賽者都需要在比賽中擁有良好的經驗。即使比較沒經驗的隊伍也應該能獲得分數與成功。建立自信在他們熟練的技術能力上，在教育歷程中，對於他們的未來抉擇相當重要。

為了讓賽事更容易進行，可由每一個國家/區域的主辦單位依據當地的具體狀況自行調整比賽內容，如下提供一些構思：

• 去除起點的隨機性
• 穿越區無障礙物，或不同障礙物
• 只用一個人員物件以及標記物件

台灣各地區賽規則有可能會和國際賽規則相異。

WRO 2022 規則官網：https://wro-association.org/competition/2022-season/

台灣玉山機器人協會：http://www.era.org.tw/main/

更新日期：2022/01/17

主題：機器人夥伴 – 園藝機器人 THE GARDEN ROBOT

1. 介紹
2. 競賽場地底圖
3. 比賽物件、定位、隨機擺放
4. 任務
   1. 拯救瓢蟲
   2. 修剪青草
   3. 去除雜草
   4. 啟動服務點
   5. 機器人停放
   6. 獎勵分數
5. 分數計算
6. 地區與國際賽事活動

1. 介紹

機器人在家庭和日常生活中有許多應用。一個例子是可以在我們花圃執行各種任務的機器人，包含清理水池、播種與澆花的機器人。

在國小組競賽中，機器人任務將包含修剪長草與去除雜草，同時要注意路徑上的瓢蟲並將他們帶至安全的地方。

2. 競賽場地底圖

底圖不同區域的名稱及位置如下圖示：

如果競賽桌台大於底圖，請將底圖切齊「開始與結束區」兩邊擺放。

3. 比賽物件、定位、隨機擺放

青草（3個）與雜草 （3個）

三個青草元件與三個雜草元件每回合隨機放置於八個灰色位置的六個上，兩個灰色位置將空出來。

青草 青草元件包含底部 （左） 與頂部（右）	雜草 雜草是單一元件，頂部與底部是扣在一起的
在場地上的初始位置 （在灰色區域上）	在場地上的初始位置 （在灰色區域上）

其中一種隨機擺放的範例
（綠色X代表青草，紅色X代表雜草）：

瓢蟲（3隻）

三隻瓢蟲置於黃色區域，總是面向左邊，朝向開始與結束區。

瓢蟲（三隻）

在場地上的初始位置

服務點（1個）

服務點置於灰色區域中的白色方形上，綠色的部分將位於機器人面對它的左邊且接觸地面，任務須將綠色這側舉起。

在場地上的初始位置

籬笆（11個）

場地上有11個籬笆，在任務中不該被移動或破壞，籬笆至於灰色區域中的白線上。

籬笆（11個）

在場地上的初始位置

4. 任務

為了更好地理解，將分多個段落說明任務內容。團隊可以自由決定執行任務的順序。

4.1 拯救瓢蟲

機器人將要割草並除去雜草，因此要把瓢蟲推離園藝機器人的路線。

如果瓢蟲的底部位於路線區域之外（深綠色以及有白色外框的黑線區域外），並處於直立狀態，將獲得滿分。

4.2 修剪青草

園藝機器人的其中一項任務是修剪青草，機器人應識別灰色區域中的青草元件，並修剪（去除青草的頂部），如果青草的頂部不再接觸青草本體上方，且青草底部仍然於灰色區域中，將獲得滿分。

4.3 去除雜草

園藝機器人的另一項任務是去除雜草，機器人應識別灰色區域中的雜草元件， 並帶至雜草收集點。

場地上有兩個雜草收集點（棕色區域），如果雜草元件位於其中一個收集點內，則會獲得分數，如果機器人將雜草元件帶到收集點 2，將獲得更多分數。

4.4 啟動服務點

一旦園藝機器人在花園中完成活動，他應該要啟動服務點，機器人用戶將會收到訊息得知已經完成了園藝工作。

如果服務元件從黑色切換為綠色（綠色在頂部），且至少有 9 個籬笆沒被移動或損毀，且服務點仍在灰色區域中，則可以獲得分數。

4.5 機器人停放

當機器人返回到”開始和結束”區域停止，且機器人的機體正投影完全位於「開始和結束區」內時，任務完成（電纜可以超出範圍外） 。

4.6 獎勵分數

未移動或損毀籬笆即可獲得分數。

5. 分數計算

“完全”表示競賽物件僅接觸到相應區域（不包括黑線）。

計分解釋

瓢蟲完全位於路徑之外且保持直立：每個 5 分

青草的頂部不再接觸青草本體上方，且青草底部仍然於灰色區域中：每個 7 分

雜草元件完全在收集點1之內：每個 9 分

雜草元件完全在收集點2之內：每個 12 分

其他位置情形請見上方收集點1之舉例

正確設置服務元件，且至少有 9 個籬笆沒被移動或損毀，且服務點仍在灰色區域中：17 分

機器人完全停止在開始和結束區（僅當有獲得獎勵分數以外的分數時才能獲得）：14 分

籬笆未被移動或破壞 ：每個 2 分

6. 地區與國際賽事活動

將近 90 個國家/地區都有舉行 WRO 相關活動，我們知道每個國家/地區的隊伍都期望不同程度的複雜度。本文中描述的挑戰將用於 WRO 國際賽事活動，這是比賽的最後階段，擁有最佳方案的隊伍將參加，也是此遊戲規則具有挑戰性的原因。

WRO 組織認為所有參賽者都需要在比賽中擁有良好的經驗。即使比較沒經驗的隊伍也應該能獲得分數與成功。建立自信在他們熟練的技術能力上，在教育歷程中，對於他們的未來抉擇相當重要。

為了讓賽事更容易進行，可由每一個國家/區域的主辦單位依據當地的具體狀況自行調整比賽內容，如下提供一些構思：

• 去除青草與雜草的隨機性
• 收集點1與收集點2沒有區別
• 允許破壞或移動超過2個籬笆

• 程式語言在各行業的優點
• 程式正式進入課綱
• SPIKE在學什麼?
• 硬體的差異性
• 軟體的差異性
• SPIKE讓小朋友充滿無限創意與挑戰

程式語言在各行業的優點

在現今，學習程式成為一種熱門活動，但學習程式到底是為了什麼呢？好玩、為了立志成為工程師，或是錢可以賺得比較多？理由應該並不然是這樣，其實程式應用好處很多!因此誰說只有工程師才需要學會寫程式。程式在各行各業中不僅能為工作能力加值，也能減少職場各種部門溝通上的問題。不只如此，寫程式需要將項目，一一分解、分析資訊，透過這樣的訓練，對事件的理解力更精準，邏輯也會更好。

例如：在疫情間，餐廳如使用人力消毒量體溫，這樣會需要額外的人力，但如果會撰寫程式，就可以將工作內容，透過程式，將指令傳送給機器幫助我們完成測量消毒的工作。

程式正式進入課綱

近年來，在教育部的教改之下，新課綱裡的科技素養，結合了「生活科技」與「資訊科技」。更在108課綱正式上路以後，將資訊課程領域，設計以運算思維為核心，讓孩子學會將問題拆解，找出程式運作規律與邏輯，進而學習程式設計，解決類似問題，並能重複執行演算方式的指令流程。程式語言已經列入國中、高中的必修課程，國小則是依學生資質與興趣授課，未來在教育上程式語言將伴隨孩子左右。

因此庫樂思機器人，也為不同年齡層的學生提供不同的樂高程式機器人學習。學齡前的小小朋友，為了啟蒙結構與創意的概念，能夠參加庫樂思的ESM課程; 幼稚園與國小低年級的學生適合WeDo課程，培養孩子對程式的基礎認識以及興趣; 接著在孩子進入小學中年級後，進一步養成STEAM素養，可以開始學習SPIKE機器人; 若在機器人領域有足夠興趣後，可進階至EV3課程學習機器人更完整的訓練。

SPIKE在學什麼?

進入SPIKE的主頁之後，我們首先創立一個新的專案，裡面將會有三種模式可以選擇，分別是：icon blocks(圖像化程式)、word blocks(Scratch程式)以及 python程式。選擇中間的 word blocks模式，進入之後就會發現介面與Scratch非常的相似，只是替換上了適用於樂高的程式模組，因此對於有Scratch程式基礎的學生來說能快速地上手。

但聽到這裡，可能會想說，既然兩者類似，又何必學習LEGO SPIKE呢？

其實筆者認為，Scratch基本上比較著重在軟體設計的部分，在硬體上較為薄弱了一些，如果加上機器人的結構來配合程式，在學習的程式的過程，較能夠有一個全面性的訓練。

※機器人課程包含了機器人硬體、結構設計、程式設計三大面向。

而在庫樂思教室學習樂高機器人，學習WeDo課程告一段落之後，銜接的課程就是SPIKE。那這兩者有何不同呢？我們一起來探討吧~

硬體的差異性

從硬體來看，單就動力及感應器來說，WeDo的動力零件只有一個馬達而已，感應器也只有紅外線的動作感應器以及偵測角度的傾斜感應器兩種。

而SPIKE部分就較為多樣化了，馬達總類就有兩種，中馬達兩顆，大馬達一顆，還有更為精細的超音波感應器、壓力感應器及顏色感應器，就這些組件來看，多樣變化根本就是SPIKE的代名詞，設計作品上相對就會更加有趣與豐富。

另外，小編也做了一張兩種教具硬體方面，電子零件的比較表，透過這個比較表，你可能會比較清楚兩者的差異性(如下圖)。

軟體的差異性

從以下這兩張圖來看，就可以明顯感受到介面與指令有非常大的改變，程式也從圖像的展示，轉變成較多文字敘述的，操作撰寫的內容上也就會有所不同。

例如:我們要設計一個能夠避開障礙物的機器人，就軟體來說，WeDo因為馬達只有一個，設計構造上稍微簡單，只能透過特殊結構，搭配簡單的前進後退的方式，來進行避開障礙物，而感應的障礙物的距離較無法精準的撰寫調整。

但SPIKE就不一樣了，因為三顆兩種不同大小的馬達，設計上就會有較多的變化，在程式上的搭配也能夠較精準的撰寫出需要幾個馬達當動力，感應器的距離調整也相對明確許多，直接就可以從指令中做調整，相當的方便。以下兩張圖片就可以明顯的看出不同的差異囉。

【進階的功能】

SPIKE還增設了附加程式，針對馬達的控制上，有更多的細節可以進行調整，也加入了數字邏輯以及變數的概念，讓小朋友可以增加程式語言的能力，同時SPIKE也有提供額外的補充程式，可以讓喜歡挑戰高難度的小朋友自行運用(如下圖)。

完成程式的編寫之後點擊上方的連線圖示，進行主機的連線後，將程式匯入主機之後，看看機器人會發生什麼事呢? 會不會照著你設計好的程式流程動作呢?

【有趣的教案】

另外在這介紹一個有趣的SPIKE的官方教案，在疫情的影響下，可能大家不敢在外運動，LEGO SPIKE在內建教案中，設計了一個運動教練機器人LEO，機器人結構中的主機帶有陀螺儀的功能，可以測量傾斜角度，用以計算上下活動的次數，帶著大小朋友在家就可以體驗到仰臥起坐運動的樂趣，是不是特別的貼心呢！

SPIKE讓小朋友充滿無限創意與挑戰

完善規劃及全面性訓練，一直是庫樂思一大特色，當這套專為STEAM教育所設計的LEGO SPIKE登場之後，我們立即的把這一套樂高教具規劃在庫樂思的培訓課程之中。

SPIKE積木與程式進行融合之後，能夠產生千變萬化的組合，讓小朋友在接觸程式語言的同時，能直接利用作品進行測試，實現自己發想的主題。除了可以直接體會程式運作的邏輯、模式之外，更讓小朋友在學習程式上能有較大的熱情與趣味性。

甚至SPIKE機器人也適合參與各項機器人的大型競賽(例如: WRO奧林匹亞機器人競賽、FLL機器人競賽…)，增長孩子的自信心，讓孩子的未來更璀璨精彩。如想更深入了解各年齡層樂高，歡迎到新竹、竹北門市與我們一起探討喔。

• GPS 感測器介紹
• 準備與安裝
• 在程式配置 GPS sensor
• API reference

GPS 感測器介紹

提到 GPS，最先讓人想到的就是生活中需要定位時使用的全球定位系統 GPS (Global Positioning System)，由美軍發射的24~27顆GPS衛星繞行地球，用戶裝置接收到若干衛星的訊號即可推算自己位於地球的哪個經緯度；但 VEX 機器人運行的場地通常位於室內，收不太到衛星訊號，而且 GPS 的精度大概只能到5~1公尺間，相比場地來說是很大的誤差，那是要如何使用 GPS 呢？

在此 VEX V5 GPS 是 Game Positioning System (比賽定位系統) 的縮寫，是完全不會使用到空中的 GPS 定位系統訊號，也沒有關聯；VEX V5 GPS 感測器實為一顆攝影鏡頭，需要搭配在場地四周貼上對應的帶狀 Field Code ，就像辨識 QR Code 一樣， VEX V5 GPS 感測器能藉由所見的 Field Code 反推自己位於場地的座標位置，比全球定位系統更厲害的是，就算固定不動也能算出目前機器人的面朝方向。

VEX V5 GPS 感測器的組成包含一個灰階鏡頭，在低光源環境下也能辨識 Field Code，內部還有 6 軸陀螺儀和加速度計，並自帶運算晶片，在感測器內就算好位置再由連接埠回傳給主機，運算速度高達每 5 毫秒更新一次座標，光學鏡頭搭配陀螺儀和加速度計，鏡頭只要看到總長約 40 公分 (17英吋) 的 Field Code 就能實現精準位置運算，就算鏡頭遭完全遮擋，短時間仍能繼續推斷位置。

此感測器在1年多前的 VEX AI 願景影片中就有出現，現在已經上市，也是影片中幾個計畫最早實現的，價格有點令人卻步，一組感測器和 Field Code 大約 $240 美金，不過庫樂思機器人團隊已經搶先取得 V5 GPS 感測器，並實測效果。

準備與安裝

• 安裝 VEX V5 GPS 感測器
  • 推薦安裝於機器後方並朝後拍攝，比較不會被場地物件或機器人可動結構遮擋鏡頭，相機朝任何方向都能推算出正確位置的，安裝於與 Field Code 同高的位置，並保持水平，確保不論遠近都能正確讀取 Field Code。

• 安裝 Field Code
  • 將 Field Code 切齊場地邊框上緣，並注意4個面向有對應的 Field Code，四條是有所區別的，在 AI Challenge 場地中，四周的透明板也都要貼成不透明的，避免場地外因素干擾機器人判讀。

• 讀取Device info
  • 先確認 VEX V5 Brain 主機韌體已經更新到 v1.1版以後，才能讀取 VEX V5 GPS 資料，在 Device info 中選取你GPS sensor 連接的埠號，並將機器人置於場中，觀察有沒有算出目前 XY 座標與朝向，可以點選左下角的 Image 檢查鏡頭拍攝畫面是否正常，有抓到 Field Code 會用綠線與紅點標出。

在 VEXCode Pro V5 中配置 GPS sensor

選取「Add a device」，並選擇 GPS 感測器。

選擇 GPS 感測器所連結的埠號。

設定 GPS 感測器的位置修正值，填入的數值是 VEX V5 GPS 感測器相對於整台機器的旋轉中心點的 XY 差值，以及拍攝方向的角度。完成後即可於程式中使用 GPS 相關函數，詳細請見下個段落。

VEX V5 GPS API reference

GPS.calibrate();
//啟動 GPS 感測器的校準過程。

GPS.heading()
//回傳經校正後的機器人於場地中目前面對的方向角度。

GPS.xPosition(mm)
//回傳經校正後的機器人轉軸原點於場地中的絕對位置X座標。

GPS.yPosition(mm)
//回傳經校正後的機器人轉軸原點於場地中的絕對位置Y座標。

GPS.acceleration(xaxis)
//回傳 GPS 感測器上指定軸的加速度值

GPS.gyroRate(xaxis, dps)
//回傳 GPS 感測器上指定軸的旋轉速率。

GPS.orientation(roll, degrees)
//回傳 GPS 感測器上指定方向軸的角度。

GPS.quality()
//回傳 GPS 感測器的當前信號品質。

完整API