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FRC菜鳥教練的驚奇之旅



文/謝曜隆
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圖1. 2019 FIRST Robotics Competition比賽現場(圖片來源)

2019年是很特別的一年，當了二十多年的老師，第一次參加FRC，第一次到美國，第一次看到上萬人齊聚的機器人決賽，好多的第一次，宛若劉姥姥進大觀園，身歷其境地參與一場是全球競爭最激烈的高中生機器人大賽。

在2018年底，由瑞祥高中柯尚彬老師、岡山高中郭銘哲老師和我們鳳山高中，三校的師生組成Team 7741的隊伍，參加2019年的FRC，在South Pacific Regional賽區幸運地獲得冠軍聯盟後，晉級到美國底特律參加2019年的FRC決賽，見識到了世界各地優秀的高中機器人團隊。，所以，利用這篇短文為大家介紹，每年吸引世界各國對機器人製作有興趣的高中生，爭相投入的FRC機器人競賽活動。

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圖2. 學生操作金屬圓鋸機進行鋁方管裁切

FRC的源起

先由FRC這個比賽的歷史談起，FRC是FIRST Robotics Competition的縮寫，是一個針對全球高中生所辦理的機器人比賽，主辦單位的FIRST（For Inspiration and Recognition of Science and Technology）是一家非營利的公司，最初舉辦的機器人比賽的原因為Dean L. Kamen（個人用運輸載具賽格威/Segway的發明人）發現美國將科學及科技當作職業的孩子人數變少了，所以他想辦理一個類以競技體育的科學及科技競賽，鼓勵美國高中生學生多接觸科學及科技，來改變這樣情況。

FRC創辦人Kamen想要辦理的是一個類以體育型的競賽，所以FRC不是單純的機器人比賽而已。把它理解成球賽來看待，可能會比較容易理解。平時，學生需要在教練的帶領之下，學習機器人的製作、操作及戰術的思考，同時，除了在校內或社區內打打練習賽，也可以找附近的團隊進行小型的比賽交流。每年會有一場對全世界開放報名的比賽，會有世界各地匯集而來的高中隊伍針對共同題目進行比賽。

所以在FRC的比賽，除了要求學生在機器人製作技術的精進之外，FRC團隊也和體育型團隊一樣，學生需要同心協力完成維持社團運作的每一件工作，例如：進行購買材料、募款、宣傳還有與其它隊伍的交流活動。同時，學生在FRC高張力的競賽氛圍中，強調競賽團隊表現的優劣，是取決團隊中的每一名成員付出的加總。所以，需要每一名成員對分內的工作盡全力，團隊才能夠有亮眼的表現。

除了強調團隊合作的重要性之外，FRC比賽最特別的地方是強調養成「高尚的專業精神」（gracious professionalism），在比賽過程中，也積極地落實這樣的觀念，讓學生在接觸機器人製作之外，同時也培養高尚的專業精神。高尚的專業精神是指激烈的競爭和共同利益不是分開的概念，專業人士會瘋狂地學習和競爭，但在這個過程中以尊重和善意互相對待他人。沒有對立的談話及虛假的陳腔濫調。知識、競爭和同理心完全地融合在一起。所以，FRC希望透過比賽的形式，讓學生能夠養成高質量的工作態度，且在團隊的運作之中，都能夠尊重個體和團隊存在的意義。
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圖3. 學生操作鑽床進行鋁方管鑽孔

在FRC的競賽中，鼓勵參賽隊伍在學習成為強而有力的競賽者的同時，也應該在比賽中待人友好並尊重對方。避免任何人感覺被冷落或被排除在團隊之外。FRC試圖在這樣的比賽氛圍中，讓參賽者在未來成為科技的專業人士的同時，也能夠養成這樣高尚的專業精神，能夠正直且真誠地使用知識，讓整個社會中的每個人與社會本身都因此而互蒙其利。

比賽的過程中，當任何的隊伍在工具、材料及技術發生問題，都可以透過私下及公開（請大會幫忙廣播）的方式請求協助，多數的情況之下，都會有隊伍做出協助的。這是一個在臺灣的機器人比賽中，很難想像的比賽情況。在比賽場上，大家如同敵人般的拼鬥，但下了場後，大家又不分彼此地幫忙，只要有提出協助需求，有能力的隊伍就會伸出援手，就如同我們所說的「運動家精神」。經驗豐富的隊伍追求的是自我成長的挑戰，而不是以擊敗對手為目標，當其他隊伍有需要協助時，會不吝於伸出援手，尤其是對更需要幫忙的新手隊伍。也是因為這樣的文化存在，這個比賽才能一直不斷地吸引新手隊伍參加比賽，讓每年的參賽隊伍數都創新高。
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圖4. TEAM7741所製作機器人停放在出發台階上，準備上場

FRC的比賽流程

2019年的FRC參賽註冊時間是在2018年9月20日到11月19日（每年賽事時程都差不多，所以以下就以2019年為例進行說明）。今(2019)年，一共來自美國各州及世界各國，約3,900支隊伍參加FRC的比賽，約有95,000名高中生，一共在60場區域比賽，進行有99場分區比賽。此外有大約800支隊伍獲得晉級資格在2019年4月底參加在休士頓或底特律舉辦的FRC決賽。

2019年的比賽在1月5日公布比賽題目，接下來在1月5日到2月19日，共有六周的機器人製作時間。在這段時間，參賽隊伍需要針對題目及計分規則，考量自身的加工能力，思考合宜的戰術，設計及製作一台適合參賽的機器人。在2月19日截止日期前，就把所製作的機器人打包封箱，運往參賽的會場，接下的時間，各團隊都不能再對所完成的機器人進行大幅度的修改。

比賽分為區域賽（District Championships）及決賽（Championship）。區域賽競賽時間為，從2月25日到4月13日，共有七周的時間。因為參賽隊伍太多，2019年分二個場地進行決賽，分別為休斯頓（4月17日到4月20日），在底特律（4月24日到4月27日）

除了一些資深隊伍或前年獲奬的隊伍可以直接晉級決賽，否則，原則上以區域賽中的主席奬、新秀全明星奬、冠軍聯盟或者部分外卡的優秀隊伍，得以晉級決賽。

FRC的區域賽或者是決賽，都是以錦標賽的形式進行，大概是以三到四天的時間進行，每一輪的錦標賽包含下列三種比賽：

練習賽：第一天，在資格賽前，各隊伍的機器人進入到賽場時，各隊伍先行確認機台在運送途中，有沒有造成損傷，並進行維修及調校。再由大會人員檢查機器人的機構及電子配線，是否符合大會規定，以確保競賽的公平及安全性。若所製作機器人都符合規定後，隊伍就可以把機器人移到比賽場地進行練習操作。

資格賽：資格賽依照各分區參賽隊伍數量差異，在一天半或二天的時間內，進行約十場上下的資格賽--以三對三的形式進行對賽，每場資格賽的夥伴隊伍並不固定且不重複。
在資格賽的每一場比賽時，都會和不同的隊伍組成聯盟，所以在比賽之前，必須和同聯盟的隊伍進行戰術上的討論，就場地上的限制和各隊戰術執行的能力進行協調。 這時候，就可以看出各個隊伍的思考差異，進行戰術協調的學生就必需透過對比賽規則的理解、考量友隊及對手隊伍在之前比賽紀錄，和友隊進行溝通協調，取得共識並執行最佳的得分戰術。

淘汰賽：在資格賽結束後，每一支隊伍所累計得分數，由最高分的前八支隊伍，獲得組隊權，組成聯盟隊伍（每隊有三支隊伍），得以晉級淘汰賽。而這八支聯盟隊伍進行對抗賽，積分最高的，獲得冠軍聯盟，因為是以聯盟隊伍的形式進行比賽，所以FRC的比賽中不會有所謂的冠軍隊，只有冠軍聯盟。

心得

這趟的驚奇之旅，最大的感受是FRC不太像是個機器人的競賽活動，反而像是個「以武會友」的聚會，各地的高中機器人社團在教練的帶領下，學習關於社團的運作、募款、交流活動及製作機器人等相關工作，透過每年舉辦FRC的機會，把大家從各地邀集而來，進行一場面對面的機器人競賽及交流學習活動，驗收這一年大家的學習及執行成果。所以參加FRC對學生而言最大的意義，在於可以學習到進入社會前，關於團隊合作、商業運作及專業知識等偏向實務面的知識及態度。

同時，我也真實的體驗到美國人所謂的”enjoy”的態度，在底特律決賽時，和我們同一個Archimedes分部的Team 33製作了一台相當精美且優良的機器人。FRC的隊伍號碼是在第一次參賽時所發放的，在往後的比賽中，這組號碼也不會再更動了。所以光看它的隊伍號碼，就知道Team 33是一個很有歷史的參賽隊伍了，他們的機器人不只是機構製作精美，學生的操作能力及戰術執行能力也都相當不錯，但是Team 33在Archimedes分部的半總決賽時敗下陣來，負責操作機器人的選手沮喪下場時，教練笑著安慰他們，同時，教練也以同樣真誠的笑容和場上的友隊(或對手)的「每一個人」握手道賀，這一幕令我震撼無比。

因為他們機器人的機構部分是以碳纖維組成，相較我們土砲機器人的鋁材結構，根本是不同層次的選手，特別引人側目。但在資格賽時，我們相當幸運地有機會和他們同隊或者互為對手的經驗，有了更近距離的觀察及學習機會，也對這位認真的教練有較深入的觀察。記憶中，那次和Team 33聯盟時，我們學生在和他們教練討論戰術，雖然他們是強隊，但他們還是以相當平等的態度，和我們討論戰術，並沒有太過強勢主導。同時，在之後的幾場的觀賽過程中，都可以看到教練和學生們，都無比認真地投入比賽之中，但在最後一場的半總決賽輸了之後，教練並沒有面露沮喪之情，反而，像是剛享受了一場開心的球賽。

他們的機器人製作是無比的精美，driver team的操作近乎完美，在全隊都全力付出之後，因為主客觀因素沒法配合下，教練用真誠且開心的笑容結束這次的對戰。在他身上我看到一種令人敬佩的比賽態度，比賽時全力之赴，面對比賽結果欣然接受。這位教練的表現為我完美地詮釋什麼叫”enjoy”。

這趟的FRC驚奇之旅，也讓我看到美國之所以成為科技大國的原因，他們不只要求學生在科技知識及實作能力上追求發展，對於團隊合作及紀律的重視，資金募集及運作的練習，提供更為全面的學習，而這些能力及態度對於這群未來可能是賈伯斯或比爾蓋茲的學生們，提供了「如虎添翼」般的幫助。

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圖5. 學生組裝機器人留影














國立鳳山高級中學教師
謝曜隆