STEAM校園：機甲大戰 一觸即發﹗
【明報專訊】聖文德天主教小學早前參加RoboMaster機甲大師青少年挑戰賽，獲2021年香港站小學組冠軍。「機甲大師」在參賽同學的控制下，能做出「飄移」、發彈攻擊等動作，這些動作涉及什麼科學原理呢？
RoboMaster機甲大師比賽是利用編程控制「機甲大師」攻塔射擊的對抗賽事。冠軍隊成員在常識科教師陳庭峯(圖)的指導下，由裝嵌到編程再到讓機甲大師上場作賽，各人從中學習到團隊合作的重要，也對相關科學原理有更多了解呢！
■RoboMaster機甲大師比賽方式
比賽場地
兩隊作賽，每隊派出機甲大師「工程兵」(1輛)、「步兵」(2輛)及無人機(1輛)。場上步兵負責發射「炮彈」攻擊，降低對手的能量值。工程兵要夾起加強攻擊力數值的膠樽，無人機則監控場內比賽過程，提醒操作工程兵及步兵同學要注意的事項。比賽限時5分鐘，較高能量值的隊伍獲勝。
比賽過程
每隊操作工程兵、步兵的同學(共3人)通過電腦編程控制比賽場上的工程兵、步兵。他們是遙距操作，不在比賽場上。
比賽開始，步兵發動攻擊，比賽場上兩角分別有兩隊的「能量塔」，目標要通過攻擊扣掉對方的能量值。
工程兵將代表攻擊數值的膠樽夾起，交給無人機，以獲取攻擊力數值，過程中電腦能辨識並即時計算。
操作無人機的同學是唯一可在現場觀看的隊員，負責提醒、指示隊員關鍵時刻的對應。
麥輪原理
比賽過程緊湊，高子華說：「通過編程操作，例如令工程兵、步兵等做到飄移效果。」所謂的「飄移」，就是讓它們前後左右平移。在日常生活中，車輪能令車輛前進和後退，不能「打橫行」，機甲大師的車輪設計卻可以任意移動，令比賽節奏更快、更暢順。陳庭峯老師說：「這設計應用了麥輪原理。」
麥輪原理在於車輪的設計，在車輪殼外加上打斜排列的小輥筒，其斜度與車的軸心成45角度，當它往不同方向轉動都可產生動力。例如前輪動力向前、後輪向後，前後輪同樣動力向左，如此，當車輪動起來，前後的動力會互相抵消，只餘向左移動的動力，令車輪左移。通過編程，車輪可不同方向移動呢！
「炮彈」由水來
步兵不止行動迅速，還要發「炮」攻擊。「炮」從何來？陳庭峯老師說來自吸水晶彈。化學物質「聚丙烯酰胺」能吸收四周環境的水分並「膨脹」。當它「喝飽」後，質量比原本的要大很多倍，呈半透明有如水晶狀物。比賽用的「炮彈」就是吸水晶彈，是聚丙烯酰胺加水而來。
■知多點
「炮彈」的特點
由於吸水晶彈依靠聚丙烯酰胺加水膨脹而成，若在發射後沒有即時處理，它在乾燥環境、水分散失後便會縮小！(圖d)
■圖像辨識
比賽場上各物件如膠樽、工程兵、步兵、無人機(圖f紅箭嘴)都有圖像標示，是給電腦「看」的。陳庭峯老師說：「這用了電腦的圖像辨識技術。」圖像辨識是人工智能技術之一，可處理及分類視覺資訊，以辨別圖像。圖像中有數值和數據，例如圖像被分為「像素」，內有圖像的資訊如顏色，以讓電腦分析從而辨識；或將大量相關圖片輸入系統，並註明標籤，以訓練電腦系統加強辨識功能，如要訓練電腦分辨戴口罩、沒有戴口罩的人，便需將大量相關圖片給電腦辨識。比賽過程中用上圖像辨識技術，例如掃描膠樽上的圖像標示，便會知道膠樽的攻擊力數值。陳庭峯老師說，在日常生活中，學校的體溫檢測器便應用了相關技術。
■關鍵詞
編程 coding
車輪 wheel
計算 calculation
水晶 crystal
文：鄭惠霞
圖：曾憲宗
[常識學堂 第228期]
