VEX IQ机器人从新手到高手：搭建、编程与竞赛

VEX机器人大赛又称VEX机器人世界锦标赛，在中国的选拔赛级别有区域赛（华北赛区、华南赛区、北京赛区、西安赛区等）、中国赛、亚洲锦标赛和世界锦标赛。 

VEX机器人世界锦标赛于2007年在美国创办，每年吸引着全球30多个国家、上百万青少年参与选拔，角逐参加总决赛的荣誉席位。这是一项旨在通过推广教育型机器人，拓展小学生、中学生和大学生对科学、技术、工程和数学领域兴趣，提高并促进青少年的团队合作精神、领导才能和解决问题能力的大赛。VEX机器人世界锦标赛针对不同组别有不同等级的竞赛项目，每年获得大赛认可、取得奖项的学生，在申请出国留学时占据更多优势。大量的国家支持、雄厚的企业赞助，使该赛事更具规模性和全球范围的认可度。通过大赛的实践，能够使学生在基本生活技能、合作和思维能力、项目管理和交流等各方面更为成熟，进一步拓宽视野，激发潜能。

2017—2018VEX机器人世界锦标赛共吸引全世界46个国家的25000名学生、教育者及家长来到美国肯塔基州路易维尔市。从一开始的20000多支赛队，经过1700多场赛事的激烈角逐，终有1648支赛队赢得VEX机器人世锦赛的比赛资格。闭幕式上，吉尼斯世界纪录认证官公布，2017-2018VEX机器人世锦赛凭借1648支赛队再次刷新世界纪录!

本书根据编者多年机器人教学和指导比赛的经验，以实例方式系统介绍了VEX IQ机器人套件的零件种类、规格以及特性，列举了简单静态结构搭建实例，讲解了机械传动的基本原理和搭建技巧，VEX IQ各种传感器的基本原理和应用，典型VEX IQ机器人搭建与编程，以及VEX机器人竞赛介绍和竞赛机器人的搭建步骤。本书的编程平台采用ROBOTC forVEX Robotics软件，这是美国卡耐基梅隆大学专门为中小学开发的一种简易机器人编程软件。

本书可以作为VEX机器人初学者用书，也可以作为教师参考用书，以及学校开展机器人教学的教材、创客教育的认证教材等。

本书由王雪雁、贺敬良、郝南海编著。邱景宏、杨冬梅也为本书编写提供了很多帮助，在此表示感谢。

由于编者水平有限，书中难免存在疏漏和问题，恳请广大读者批评指正。

编　者　 　

2019年3月于北京

本书根据编者多年机器人教学和指导比赛的经验，以实例方式系统介绍了VEX IQ机器人套件的零件种类、规格以及特性，列举了简单静态结构搭建实例，讲解了机械传动的基本原理和搭建技巧，VEX IQ各种传感器的基本原理和应用，典型VEX IQ机器人搭建与编程，以及VEX机器人竞赛介绍和竞赛机器人的搭建步骤。

本书旨在引导学生开放思维，打开自己的创意空间，跳出“千机一面”的束缚，设计出与他人不一样、更优秀的机器人。

本书可以作为VEX机器人初学者用书，也可以作为教师参考用书，以及学校开展机器人教学的教材、创客教育的认证教材等。

王雪雁,北京信息科技大学教师，2014年获得“北京市师德先进个人”，2015年评为西三旗街道“我们的价值观—三旗榜样”，2016年西三旗地区“十佳共产党员”。

在指导学科竞赛方面，王雪雁老师带领北京信息科技大学“water”机器人足球队参加了9届机器人世界杯比赛，其中在2010、2011、2013、2015、2017年5次获得Robocup“中型组”世界冠军， 2014年首次获得“中型组科学技术挑战赛”世界冠军，并获得“中型组”世界亚军；2016年首次获得“中型组技术挑战赛”世界冠军，并获得“中型组”世界亚军。优异成绩的取得使北京信息科技大学机器人足球队受到国际Robocup联盟、中国机器人大赛竞赛委员会等国内外机器人竞赛组织的高度肯定和积极评价，引起社会各界的广泛关注，中央电视台、光明日报、北京电视台等中央和地方媒体多次对“water”机器人足球队进行了持续、全面的报道。

近三年来，王雪雁老师参加北京信息科技大学“北京市高校支持中小学发展项目”，为清河中学和永泰小学开设机器人课程，指导清河中学和永泰小学参加VEX机器人比赛，曾多次获得“VEX IQ”华北赛冠军，中国赛冠军，亚锦赛冠军，世锦赛分区冠军。获得亚洲机器人联盟颁发的2018“年度导师奖”。

第1章 基础知识 1

1.1 什么是VEX IQ 1

1.2 认识VEX IQ基础元件 2

1.2.1 结构件 2

1.2.2 传动件 3

1.2.3 控制器 8

1.2.4 遥控器 9

1.2.5 无线模块 10

1.2.6 电机 10

1.2.7 电池充电插座 11

1.2.8 连接线 13

1.3 传感器 14

1.3.1 陀螺仪传感器 14

1.3.2 距离传感器 15

1.3.3 颜色传感器 16

1.3.4 触屏传感器 17

1.3.5 触碰传感器 18

第2章 基本结构搭建 19

2.1 办公家具 19

2.2　桥梁 21

2.3　电视塔 22

2.4　跷跷板 23

2.5　飞机 24

2.6　摩天轮 26

2.7　小木屋 27

第3章 运动结构搭建 28

3.1 齿轮传动 28

3.2　链传动 31

3.3　带传动 32

3.4　杆传动 32

3.5　复杂结构 35

第4章 VEX IQ机器人编程基础 43

4.1　VEX IQ机器人语言 43

4.1.1　ROBOTC概述 43

4.1.2　ROBOTC的优势 44

4.1.3　采用C语言开发的编辑器 45

4.1.4　ROBOTC for VEX Robotics软件编程环境 45

4.1.5　ROBOTC for VEX Robotics菜单
46

4.2　VEX IQ机器人固件更新 55

4.2.1　VEXos Utility安装 55

4.2.2　VEX IQ 固件更新 56

4.3　VEX IQ机器人控制程序流程 57

4.3.1　机器人与计算机连接 57

4.3.2 电机与传感器的设置 58

4.3.3　实体机器人编程 61

第5章 ROBOTC编程语言简介 63

5.1　ROBOTC程序的格式 63

5.2　变量 65

5.3　运算符 65

5.4　函数 66

5.5　ROBOTC常用关键字 68

5.6　ROBOTC程序控制结构 69

第6章 VEX IQ机器人程序设计 74

6.1　基本运动编程 74

6.2　前进、后退、左转、右转编程 76

6.3　电机命令编程 84

第7章 VEX IQ传感器 87

7.1　触碰传感器 87

7.1.1　触碰传感器工作原理 87

7.1.2　电机与传感器设置 89

7.1.3　触碰传感器功能 90

7.1.4　实例 91

7.2　颜色传感器 99

7.2.1　颜色传感器工作原理 100

7.2.2　电机与传感器设置 103

7.2.3　颜色传感器功能 103

7.2.4　实例 108

7.3　超声波传感器 117

7.3.1　超声波传感器工作原理 118

7.3.2　电机与传感器设置 118

7.3.3　超声波传感器功能 119

7.3.4　实例 120

7.4　陀螺仪传感器 125

7.4.1　陀螺仪传感器工作原理 125

7.4.2　电机与传感器设置 128

7.4.3　陀螺仪传感器功能 128

7.4.4　实例 129

第8章 VEX IQ远程遥控 133

8.1　遥控器工作原理 133

8.2　遥控程序设计 135

8.3　实例 138

第9章 常量、变量与显示 145

9.1　常量与变量 146

9.2　显示 146

第10章 VEX IQ竞赛机器人搭建 150

10.1　VEX IQ机器人竞赛 150

10.1.1　VEX 机器人世界锦标赛 150

10.1.2　VEX IQ机器人 151

10.1.3　VEX/VEX IQ比赛 152

10.2　2018-2019 VEX IQ“更上层楼”竞赛机器人搭建 152

10.2.1　“更上层楼”竞赛基本任务 152

10.2.2　“更上层楼”竞赛机器人搭建 154

10.3　2017—2018 VEX IQ“环环相扣”竞赛机器人搭建 161

10.3.1　“环环相扣”比赛基本任务 162

10.3.2 2017—2018“环环相扣”竞赛机器人搭建
165

10.3.3　其他“环环相扣”竞赛机器人 168

10.4　2016—2017“极速过渡”竞赛机器人搭建 172

10.4.1　“极速过渡”比赛基本任务 172

10.4.2　“极速过渡”竞赛机器人搭建 173

附录 175

附录1 基础小车 175

附录2 跷跷板 178

附录3 平移小车 180

附录4 简单小车 182

附录5 带机械手机器人 183

附录6 机器人 190

附录7 “环环相扣”竞赛机器人 208

附录8 “极速过渡”竞赛机器人 227

参考文献 237

本书根据编者多年机器人教学和指导比赛的经验，以实例方式系统介绍了VEX IQ机器人套件的零件种类、规格以及特性，列举了简单静态结构搭建实例，讲解了机械传动的基本原理和搭建技巧，VEX IQ各种传感器的基本原理和应用，典型VEX IQ机器人搭建与编程，以及VEX机器人竞赛介绍和竞赛机器人的搭建步骤。

本书旨在引导学生开放思维，打开自己的创意空间，跳出“千机一面”的束缚，设计出与他人不一样、更优秀的机器人。

本书可以作为VEX机器人初学者用书，也可以作为教师参考用书，以及学校开展机器人教学的教材、创客教育的认证教材等。

王雪雁,北京信息科技大学教师，2014年获得“北京市师德先进个人”，2015年评为西三旗街道“我们的价值观—三旗榜样”，2016年西三旗地区“十佳共产党员”。

在指导学科竞赛方面，王雪雁老师带领北京信息科技大学“water”机器人足球队参加了9届机器人世界杯比赛，其中在2010、2011、2013、2015、2017年5次获得Robocup“中型组”世界冠军， 2014年首次获得“中型组科学技术挑战赛”世界冠军，并获得“中型组”世界亚军；2016年首次获得“中型组技术挑战赛”世界冠军，并获得“中型组”世界亚军。优异成绩的取得使北京信息科技大学机器人足球队受到国际Robocup联盟、中国机器人大赛竞赛委员会等国内外机器人竞赛组织的高度肯定和积极评价，引起社会各界的广泛关注，中央电视台、光明日报、北京电视台等中央和地方媒体多次对“water”机器人足球队进行了持续、全面的报道。

近三年来，王雪雁老师参加北京信息科技大学“北京市高校支持中小学发展项目”，为清河中学和永泰小学开设机器人课程，指导清河中学和永泰小学参加VEX机器人比赛，曾多次获得“VEX IQ”华北赛冠军，中国赛冠军，亚锦赛冠军，世锦赛分区冠军。获得亚洲机器人联盟颁发的2018“年度导师奖”。