WER机器人编程怎么入门？

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太棒了！WER（World Educational Robot Contest）机器人编程是一个非常好的切入点，它能将编程、机械、电子和策略思考完美结合,尤其适合青少年和机器人初学者。

（图片来源网络，侵删）

这份入门指南将从零开始,带你一步步走进WER机器人的世界。

第一部分：认识WER机器人

什么是WER？

WER，即世界教育机器人大赛，是一个面向全球6-18岁青少年的教育机器人比赛，它最大的特点是 “任务主题化” 和 “赛题公开”。

任务主题化：每年的比赛都有一个有趣的主题，信息时代”、“仿生机器人”、“太空探险”等，你需要围绕这个主题,设计机器人来完成一系列任务。
赛题公开：每年的比赛任务书会提前几个月公布，让你有充足的时间去分析、设计、搭建和编程,这非常考验你的综合能力。

WER机器人的核心组成部分

一个标准的WER机器人通常由以下几部分构成：

控制器（大脑）：负责接收传感器信息，执行你编写的程序，并向电机发出指令，WER官方推荐使用 Makeblock mCore 控制器，它基于Arduino平台，兼容性好,扩展性强。
传感器（感官）：让机器人能够感知外部世界。
- 巡线传感器：通过发射红外光并接收反射光，来判断地面是黑线还是白线,是循线任务的核心。
- 超声波传感器：通过发射和接收超声波来测量前方障碍物的距离,常用于避障和测距。
- 颜色传感器：识别物体的颜色，用于颜色分类、识别特定区域等。
- 碰撞传感器/触碰开关：检测机器人是否撞到了物体。
执行器（四肢）：让机器人能够行动和操作。
- 电机：提供动力，驱动轮子转动或机械臂运动，WER常用的是大功率减速电机,提供足够的扭矩。
- 机械结构：包括轮子、结构件、连接件、滑轮、齿轮等，用于搭建机器人的身体和完成特定任务的装置（如抓手、推杆等）。
编程软件（思想）：用来编写控制机器人行为的指令。

第二部分：入门第一步：硬件搭建与软件准备

购买入门套件

对于初学者，最简单的方式是购买一个 “WER入门套件” 或 “Makeblock mBot套件”，这些套件通常包含了上述所有核心组件,并且有详细的搭建说明书。

（图片来源网络，侵删）

硬件搭建：动手组装你的第一个机器人

按照说明书，一步步将零件组装起来，这个过程非常重要,能让你：

熟悉各个零件的名称和功能。
理解简单的机械原理（如齿轮传动、连接结构）。
培养动手能力和耐心。

搭建要点：

确保所有螺丝都已拧紧,结构稳固。
巡线传感器要安装在车体最前端，离地面高度适中（通常1-2厘米）。
电机和轮子的安装要对称,确保机器人能直线行走。

软件准备：安装编程环境

WER机器人最主流的编程软件是 mBlock。

mBlock是什么？ mBlock是基于 Scratch 3.0 开发的图形化编程软件，如果你对Scratch有所了解，上手会非常快，它通过拖拽积木块的方式编写程序，避免了复杂的语法，非常适合初学者，它也支持切换到 Arduino代码模式，让你在熟悉图形化编程后,可以过渡到真正的代码编程。
（图片来源网络，侵删）
如何安装？
1. 访问Makeblock官网：https://www.makeblock.com/zh-cn/software/mblock
2. 根据你的电脑系统（Windows, macOS, ChromeOS）下载并安装最新版的mBlock 5。
3. 安装完成后，打开mBlock,首次使用时会提示你连接设备。
如何连接机器人？
1. 用 USB线 将你的mCore控制器连接到电脑。
2. 在mBlock软件中，点击左上角的 “连接” -> “串口” -> 选择你的COM口（Windows）或/dev/cu.usbmodem...（macOS）。
3. 连接成功后，软件会提示“已连接”。

第三部分：核心编程概念与实战

图形化编程基础（积木块）

mBlock的积木块分为几个大类,你将频繁使用它们：

事件：程序的起点。
- 当绿旗被点击：最常用的启动程序的方式。
- 当开机时：机器人通电后自动运行一次。
运动：控制机器人移动。
- 向前移动：让机器人前进。
- 向右转90度：让机器人原地转向。
- 设置电机M1/M2速度为...：精确控制左右轮子的速度,是实现精准走直线和转弯的关键。
控制：控制程序的流程。
- ....：条件判断，如果满足某个条件，就执行某段代码,这是所有智能行为的基础。
- 重复执行...次：循环执行某段代码,重复10次前进。
- 重复执行：无限循环，让机器人持续执行一个任务,比如一直巡线。
- 等待...秒：让程序暂停一段时间。
传感器：读取传感器的数据。
- 巡线传感器[S1]读取值：读取某个巡线传感器的值（通常0表示在黑线上，1表示在白色区域）。
- 超声波传感器[S3]检测到...厘米的距离：读取超声波测得的距离。

实战案例一：巡线

这是WER中最最基础也是最重要的技能！让机器人沿着地上的黑线走。

原理：通常机器人车头会安装两个巡线传感器（左和右），我们通过判断这两个传感器是否压在黑线上,来决定机器人的下一步动作。
逻辑分析（双传感器巡线）：
1. 理想状态：两个传感器都在白色区域，说明机器人在黑线中间，应该直走。
2. 左偏：左传感器压到黑线，右传感器在白色，说明机器人偏右了，需要向左转来修正。
3. 右偏：右传感器压到黑线，左传感器在白色，说明机器人偏左了，需要向右转来修正。
编写程序：
1. 添加一个 重复执行 积木,让机器人持续判断。
2. 在循环内部，添加一个 ....否则如果.....否则... 的判断结构。
3. 在“条件里，判断 左传感器 和 右传感器 的值，并设置对应的电机动作（直走、左转、右转）。

实战案例二：避障

让机器人自动躲避前方的障碍物。

原理：使用超声波传感器持续探测前方距离，如果距离小于某个阈值（比如20厘米），就认为有障碍物,需要执行转向动作。
编写程序：
1. 添加一个 重复执行 积木。
2. 在循环内部，添加一个 .... 结构。
3. “的条件是 超声波传感器测得的距离 < 20。
4. 在“里面，编写 向右转90度 或 向后退 等避障动作。
5. 在“的“否则”部分，让机器人 向前移动。

第四部分：从入门到进阶

学习策略与优化

编程只是WER的一部分,更关键的是策略。

任务分析：拿到赛题后，不要急着写代码，先花大量时间分析任务：
- 哪些任务最简单？哪些分值最高？
- 机器人走哪条路径最高效？如何减少移动距离？
- 是否需要设计机械装置来辅助完成任务（比如抓手、推杆）？
模块化编程：将常用的功能（如“左转90度”、“巡线到某个点”）写成自定义的积木块（函数），这样主程序会非常清晰,也方便调试和复用。
调试，调试，再调试：机器人不按预期行动是常态。
- 观察现象：是走不直？还是不转弯？
- 分析原因：是电机速度不一致？还是传感器灵敏度问题？
- 动手修改：调整电机速度、修改传感器阈值、增加延时等。

进阶学习路径

精通传感器：尝试使用颜色传感器进行颜色分类,使用碰撞传感器等。
学习机械结构：尝试自己设计简单的机械臂、推杆等装置来完成更复杂的任务。
从图形化到代码：在mBlock中切换到Arduino代码模式，学习C语言编程，这能让你对机器人底层的工作原理有更深的理解，实现更精细的控制，你可以直接读取引脚的模拟值,而不是依赖积木块封装好的结果。