一、認識工科技藝競賽
工科技藝競賽，「教育部全國高級中等學校工業類學生技藝競賽」，是一個旨在促進學生實踐能力、創新能力和綜合素質提升的國家級競賽。該競賽每年 11 月至 12 月間舉辦一次，包括多個職種項目，例如機械人、機電整合、電腦軟件設計職種等。該競賽旨在鼓勵學生獨立思考、勇於創新、注重實踐操作，以及培養學生團隊合作精神和應對挑戰的能力。參加該競賽的學生可以通過展示自己的專業技能和創新設計，獲得實務經驗和未來職涯發展機會。
二、機器人職種競賽
(一)簡介
機器人職種是工科技藝競賽中的一環，目的是為了培養人工智慧，機電整合和自動化科技領域的人才。此競賽要求參賽者設計一款機器人，藉此解決實際生活中或是自動化工廠會面臨的一些問題。競賽由兩名參賽者組成的團隊進行，針對目標需求，進行機器人的機構設計、組裝和選配感測器，透過撰寫程式進行系統整合、控制與測試等工作。透過此競賽，提高參賽者個人實踐和團隊協作能力，同時通過比賽發現自己的興趣和優勢，為以後的學習和工作打下基礎。
(二)目標
競賽目標會由實際生活中或是自動化工廠會面臨的一些問題來發想，可以參考下列的應用案例。這些競賽目標可以是任何有實際應用價值的任務，例如搜救、清潔、建造、運輸等。參賽者需要設計出能夠執行這些任務的機器人，比賽時，這些機器人需要在限定時間內完成任務並且根據評分標準進行評分。通過此競賽目標，參賽者的機器人需達到某些特定的功能，例如：具有移動、斜向上下坡及避障功能、具有顏色及影像辨識功能及具有自主移動(遙控)控制功能等。
1. 機器人在工廠自動化中的一些應用案例：
- 裝配：機器人可以用來裝配產品，比如汽車生產線上的焊接、螺栓拧緊、零件組裝等。
- 搬運：機器人可以用來搬運重物或危險物品，比如在化學工廠中搬運有害物質或在倉庫中搬運重量大的物品等。
- 品質檢測：機器人可以用來檢測產品的品質，比如在半導體工廠中檢查晶片的裂痕或在食品加工廠中檢查食品的大小、重量、顏色等。
2. 機器人在救災任務中的一些應用案例：
- 探索搜救：機器人可以用來探索災區，尋找被困的人員。例如：可以使用遙控或自主移動的機器人，在建築物倒塌的地方搜索倖存者。
- 運輸補給：機器人可以用來運送物資和供應品。例如：可以使用運輸機器人在危險和困難的地形中，運輸藥品、食品、水等必需品。
三、比賽方式
從過去開始，機器人競賽的參賽者可以提前製作機器人，並在比賽現場進行競賽。然而為了確保競賽的公平性，以及考驗參賽者對所設計機器人的熟悉程度，自從111年以來，比賽的規則已經改變。現在參賽者必須在比賽現場開始機器人的組裝，以確保所有機器人都是在同樣的條件下製作。
1. 機器人機構設計：
比賽只允許參賽者使用金屬積木構件(Matrix、Tetrix、VEX V5、科技寶)等作為機器人機構組件以及參賽者自行設計的 3D 列印件，參賽者必須依據競賽題目的要求，在比賽現場進行機器人機構的組裝和測試。另外，機器人的機構設計，必須符合比賽的長、寬、高限制。
2. 機器人控制核心：
機器人控制核心不限，唯控制板之輸出電壓不得高於17伏特。以往在選擇機器人控制器方面，選擇範圍較為有限，大多數參賽者僅能使用 myRio 或 KNR 控制器。一方面是因為這些控制器已有較長的發展歷史，教學資源較為豐富；另一方面是因為過去的學長姐多使用此控制器進行開發，因此後續維護或變更較為困難。儘管myRio和KNR控制器看似簡單易用，但它們的缺點卻也是明顯的。myRIO或是KNR使用NI公司開發的LabVIEW程式語言，有以下的缺點：
- 相對於其他編程語言，LabVIEW 的學習曲線較高：其圖形化編程方式和獨特的語法結構可能需要較長時間的學習和熟練。
- 程式碼可讀性低：LabVIEW 的圖形化編程方式和多種圖案樣式容易讓程式碼變得複雜，且較難閱讀。與文本編程語言相比，程式碼的可讀性相對較低。
- 不易進行版本控制：由於 LabVIEW 中每個圖案樣式對應一個函數模塊，因此在進行版本控制時需要額外的考慮，使得版本控制變得更為困難。
- 需要專用硬體支持：LabVIEW 通常需要搭配 NI 公司的硬體支持，例如 DAQ、myRIO 等，這使得開發成本相對較高，且在其他平台上的應用受到限制。
有鑑於此，iCShop 這邊推出原廠 VMX-Pi機器人控制器(工科賽指定控制器之一)，它是由樹莓派4B+加上訊號擴展板所組成的，樹梅派提供強大的資料運算處理能力，特製的訊號擴展板提供豐富的外埠接口介面(相容於絕大多數的感測器)，使系統整合更容易，另外專用的伺服馬達驅動器 Titan，提供大電流運動控制能力。透過 VMX-Pi 機器人控制器和 Titan 馬達驅動器，即可輕鬆建構一完整的工科賽競賽機器人，詳列其優點如下。
- 採用標準樹梅派原生系統(Native Linux System)。
- 具備遠端遙控和自主移動控制程式功能。
- 支持 Java 和 C++ 程式語言開發(python3 測試中)，未來將支持 ROS。
- 支持 Open CV，Tensor Flow 影像辨識程式開發。
- 更豐富的程式範例與說明(數以千計的 FRC 競賽程式)。
若需更詳細的硬體說明，請參考此篇技術文章 – VMX 智慧移動平台教學 – 單元(一)硬體介紹
四、未來發展
通過參加機器人職種競賽，學生可以學到很多有用的技能，例如機構設計、電路設計、程式設計等，並且可以培養團隊合作和問題解決的能力。同時，這樣的比賽也可以激發學生對科學和技術的興趣，鼓勵他們探索更多的知識領域。如果你對機器人職種競賽感興趣，可以先從學習一些基礎知識開始，例如電子電路、機械結構、編程語言等，這些都是製作機器人所需要的基本技能。參加一些相關的課程或者學校的科技社團也是一個不錯的選擇。總之，機器人職種競賽是一個非常有趣、有挑戰性的活動，可以讓學生們探索科技的奧秘，並學到很多實用的技能，所以不妨組隊參加一次吧！
五、結論
下文將繼續介紹 VMX-Pi 控制器系列的相關技術與應用方式，並結合完整的課程學習內容。
