FRC 機器人競賽是全規格的高中工程實踐:由學生組成的團隊設計、製造並編寫程式打造一台工業尺寸的機器人,然後將它送上賽場,參加每年全新的比賽項目。
FIRST Robotics Competition(FRC)由非營利組織 FIRST 主辦,常被形容為「思維領域的校隊運動」。與規模較小的桌上型機器人挑戰不同,FRC 的機器人是由團隊在一個緊湊、限時的賽季內打造出的大型高速機器。對於熱愛動手建造、軟體開發,並能在壓力下團隊協作的進取學生而言,它是 STEM 領域中最具挑戰性、也最有收穫的專案之一。
FRC 機器人競賽如何運作
每個賽季都以一場全球性的 Kickoff(啟動)活動拉開序幕,通常在一月初舉行,FIRST 會在此公布當年的比賽項目和規則。從那一刻起,團隊便進入約六週的建造賽季,用於設計、加工、佈線並編寫程式打造他們的機器人。FIRST 會提供一套零件包(Kit of Parts),包含底盤和其他核心元件,但團隊需自行加入客製機構、加工件和程式碼。
在賽場上,機器人以三支隊伍組成的聯盟展開比賽,互相配合,對抗由另外三支隊伍組成的對方聯盟爭奪分數。比賽通常以一段短暫的自動階段開始,此時機器人完全依靠預先編寫的程式碼運行,隨後進入手動操作階段,由學生操作手接手控制。由於每年的比賽項目各不相同,每個賽季都獎勵全新的策略、機械設計和嚴謹的軟體。
比賽項目、計分方式和規則每年都會變化。請始終在官方 FIRST 網站上確認當前賽季的細節、日期和報名費用,而不要依賴往屆賽季的數據。
誰可以參賽,以及團隊如何組建
FRC 面向 9 至 12 年級(約 14 至 18 歲)的學生。加入無需任何技術經驗,這使它成為對工程好奇但仍是新手的學生的絕佳入門管道。許多團隊由 10 到 20 名學生組成,並由至少兩名成年主教練或導師在整個賽季中提供指導。
讓許多家長意想不到的是,其中涉及的工作面有多廣。一支有競爭力的團隊需要的遠不止建造者和程式設計師:
- 機械與 CAD 工作,用於設計和加工機器人。
- 程式設計,用於自動程序、感測器和操作手控制。
- 電氣佈線、氣動和電源管理。
- 專案管理、對外推廣與募款,因為團隊的運作很像一家小公司。
這種廣度正是 FRC 與更全面的 STEM 準備如此契合的原因。同時接受競賽程式設計訓練的學生往往能寫出更整潔、更可靠的機器人程式碼,而那些探索人工智慧的學生則能在視覺辨識和自動策略上走得更遠。
通往 FIRST Championship 的路徑
FRC 根據團隊所在地區採用兩種競賽模式。在大區賽(Regional)模式中,團隊通常被分配到一場大型大區賽事,能否晉級總決賽取決於是否滿足特定的成績要求,例如贏得賽事或獲得某項關鍵獎項。在分區賽(District)模式中,團隊參加規模較小的分區賽事並累積積分,進而通往分區錦標賽,再按各分區分配的名額取得總決賽資格。
賽季最終匯聚於 FIRST Championship(FIRST 總決賽),這是一場大型國際賽事,數百支取得資格的隊伍同台競技。重要的是,晉級並不只關乎贏得比賽。獎項還會表彰工程卓越、團隊營運,以及該專案所倡導的優雅風範(Gracious Professionalism)價值觀,因此一支思慮周全、文件完備的團隊即便沒有最高分也可能晉級。
FRC 既關乎你如何打造一台機器人,也同樣關乎你如何打造一支團隊。脫穎而出的學生會把整個賽季當作一個真正的工程專案來對待,有截止期限、有文件,也有共同的責任擔當。
FRC 與其他機器人專案的比較
FRC 處於 FIRST 進階體系的頂端。更年幼或更新手的學生往往先從更友善的賽制起步,例如 FIRST LEGO League,或透過 VEX Robotics 累積經驗,然後再邁向 FRC 更大的機器、更高的預算和更緊湊的時間安排。每個專案都在培養可遷移的技能,許多學生隨著成長一步步向上攀升。
為 FRC 做好準備
申請頂尖大學時最具競爭力的 FRC 選手,通常在入場時就已具備扎實的基本功:良好的程式設計習慣、對機械設計的熟練,以及在以截止期限驅動的團隊中工作的能力。在 Kickoff 之前打好這些基礎,正是一支僅能熬過賽季的團隊與一支在賽季中出類拔萃的團隊之間的分水嶺。
如果你的孩子希望為 FRC 機器人競賽的種種挑戰做好準備,歡迎了解 BIAA 的機器人專案,打下競賽賽季所看重的設計、程式設計與團隊協作基礎。你也可以瀏覽我們全部的 STEM 競賽,為孩子當前的水平找到合適的起點。