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第十八届中国青少年机器人竞赛 机器人综合技能比赛主题...

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    2018-6-21 23:00
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    [LV.7]常住居民III

    发表于 2018-5-14 23:30:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
    1 机器人综合技能比赛简介
      
      机器人综合技能比赛是中国青少年机器人竞赛项目之一。其活动对象为中小学生,要求参加比赛的代表队在现场自行拼装机器人、编制机器人运行程序、调试和操作机器人。参赛的机器人是程序控制的,可以在赛前公布的竞赛场地上,按照本规则进行比赛活动。
      
      在中国青少年机器人竞赛中设置机器人综合技能比赛的目的是检验青少年对机器人技术的理解和掌握程度,激发我国青少年对机器人技术的兴趣,培养动手、动脑的能力。
      
      2 比赛主题
      
      本届机器人综合技能比赛的主题为“海洋开发”。海洋是地球上最广阔的水体,自古以来人类就与海洋有着密切的联系,海洋能源、资源的开发与利用,是人类维持自身的生存与发展,拓展生存空间的可行 途径。人类的海洋经济活动以及建立的海洋经济关系,经历了一个漫长的历史发展过程,如今向海洋进军,开发利用海洋资源,成为现今扩大人类生存空间、增
      
      加资源储备的重要出路。世界各国对海洋资源和开发高度关注,不断强化海洋发
      
      展战略,运用高科技进行海洋的开发与管理。中国正是这样一个海洋国家,而且
      
      是世界上最早开发、利用海洋,发展海洋经济的国家之一。
      
      海洋开发可分为海洋油气资源、生物资源、海洋能源、海水综合利用和海洋
      
      环境保护等专项开发技术。现代海洋开发活动中,海洋石油、天然气的开发、海
      
      洋捕捞属于已成熟的产业,正在进行技术改造和进一步扩大生产。海水淡化、潮
      
      汐发电、海底隧道等正在迅速发展,因此海洋开发具有极大的发展前景。
      
      本届比赛就是用机器人模拟海洋资源开发,加深青少年对海洋这个大宝库的
      
      了解,培养青少年的海洋、海权意识和科技探索能力。
      
      3 比赛场地与环境
      
      3.1 场地
      
      图1是比赛场地的示意图,待命区的位置只是示意。
      
      2
      
      图1 比赛场地示意图
      
      3.2 赛场规格与要求
      
      3.2.1 机器人比赛场内部是拼装块拼接而成。场地四周装有白色木质围栏,
      
      栏高200mm,厚15~20mm。为提高参赛队应变能力,正式比赛的场地会有变化,
      
      场地长度为3-6米,宽度2-4米;基础拼装块为用厚15~20mm、长500mm、宽500mm
      
      的木工板,有可能进行100%-200%的等比例放大,场地道具尺寸不变。淡蓝色的
      
      8块拼装块可换。第4节中所述的机器人要完成的任务一般分布在场地周围的固定
      
      拼装块上。
      
      3.2.2 两种拼装块刷白色亚光漆;用黑色亚光漆画出(或用黑色胶纸粘贴)
      
      宽度为20~25mm的引导线;以下凡是涉及黑线的尺寸,均指其中心线。固定拼
      
      装块上的引导线是连接对边中点的直线。可换拼装块的图形在赛前公布。
      
      3.2.3 每个固定拼装块被黑色引导线分为东北、东南、西南、西北四个分区。
      
      3.2.4 场上有一块长500mm、宽500mm刷白色亚光漆的锥台,是机器人的待
      
      命区,如图2所示。机器人要从待命区启动,完成任务后还要回到待命区。锥台
      
      上虽画有黑色引导线,但机器人可以从任何一边上下。
      
      图 2 锥台尺寸(mm)
      
      3
      
      3.2.5 在黑色引导线的十字或丁字交叉处,可能会出现50mm×50mm的深蓝
      
      色转弯标志。机器人在遇到转弯标志时的正确动作方式如图3所示。
      
      图3 转弯标志及允许的出路口行驶方向
      
      3.2.6 往届机器人竞赛中所用的部分可换拼装块的图形可能沿用,但也会有
      
      一些新的图形。有些可换拼装块上可能有6mm高的突起、坡度约12°的坡道、宽
      
      320mm高320mm的涵洞,也可能会出现没有引导线的空白拼装块等。
      
      3.2.7 比赛场地尺寸的允许误差是±5mm,拼装块尺寸的允许误差是–3mm,
      
      对此,参赛队设计机器人时必须充分考虑。
      
      3.2.8 拼装的场地尽可能平整,但接缝处可能有2mm的高低差和2mm的间
      
      隙。
      
      3.2.9 待命区、转弯标志的位置、非十字引导线拼装块的图形以及位置和方
      
      向,等等,在赛前准备时公布。场地一经公布,在该组别的整个比赛过程中不再
      
      变化。
      
      3.3 赛场环境
      
      机器人比赛场地环境为冷光源、低照度、无磁场干扰。但由于一般赛场环境
      
      的不确定因素较多,例如,场地表面可能有纹路和不平整,边框上有裂缝,光照
      
      条件有变化等等。参赛队在设计机器人时应考虑各种应对措施。
      
      4 可能的机器人任务及得分
      
      以下描述任务不一定同时出现在比赛场地上。这些任务也只是对生活中的某
      
      些情景的模拟,切勿将它们与真实生活相比。
      
      4.1 扬帆起航
      
      4.1.1机器人从锥台上驶下,进入某个十字线拼装块的某个分区并停下至少2
      
      秒钟。
      
      4.1.2进入分区的含义是机器人与该分区内(不含黑色引导线)的地面接触。
      
      4.1.3机器人进入规定的分区后,如果与地面的所有接触点(面)均在该分区
      
      内得60分;如果有部件与该分区外的地面接触,每个接触点(面)扣10分,扣完
      
      为止,机器人离开该分区裁判员计分。
      
      4.1.4扬帆起航不一定为第一个完成的任务。
      
      4.1.5 获得50分就算完成“扬帆起航”任务。
      
      4
      
      4.2 浮标投掷
      
      4.2.1“浮标”模型采用乒乓球来表示,“浮标底座”模型采用木质,浮标底
      
      座模型如图4所示。
      
      图4 浮标底座模型
      
      4.2.2 机器人要按规定从待命区共计携带最多4个浮标出发,分别放到拼装块
      
      上的浮标底座处,机器人在整个过程中不得触碰底座,若触碰底座,该任务结束,
      
      5
      
      机器人离开该拼装块后先前投入的浮标得分有效。
      
      4.2.3成功放置浮标的标准是浮标放置在指定拼装块内的浮标底座上,并且不
      
      能掉落,掉落的浮标不能再使用。每成功放置一个浮标记30分,机器人完全离开
      
      最后一个任务拼装块记分。
      
      4.2.4获得50分就算完成“浮标投掷”任务。
      
      4.3 捕获鱼群
      
      4.3.1 在某个十字拼装块内随机散落着8个“小鱼”代表鱼群,小鱼模型采用
      
      直径30mm、高18mm的腰鼓形圆柱,重约10g,如图5所示。机器人需要进入该
      
      任务拼装块,将散落在拼装块内的鱼群捕获。
      
      4.3.2 机器人将鱼群捕获,放在机器人身上,小鱼与地面没有接触且机器人
      
      脱离该任务拼装块后,每个计10分。
      
      4.3.3 机器人只需捕获5条小鱼就算完成了捕获鱼群任务。机器人也可以继续
      
      捕获,争取高的得分。
      
      4.3.4 鱼群在拼装块内的位置,由裁判员随机散落。
      
      图5 小鱼示意图
      
      4.4 躲避冰山
      
      4.4.1 在某个十字拼装块中有5根直径40mm,高为100mm的木质圆柱代表冰
      
      山,如图6所示,冰山的位置在赛题中给出。
      
      4.4.2要求机器人沿黑色引导线从拼装块的一口进入,从另一口出去,穿越冰
      
      山所在拼装块,穿越过程中不能与冰山触碰,否则该任务不得分。
      
      4.4.3 成功躲避冰山记60分,完成此项任务。
      
      6
      
      图6 冰山示意图
      
      4.5 管道铺设
      
      4.5.1 管道槽和管道示意图如图7所示,管道尺寸为直径4cm,长10cm的圆柱
      
      体,管道槽长25cm,管道槽一端封闭,一端开口,两个管道的位置由赛题公布。
      
      4.5.2 机器人沿黑色引导线从十字线拼装块的一口进入,将两段管道放入管
      
      道槽内,每放入一个计20分;两段管道放入管道槽后,需进行管道拼接,要求机
      
      器人调整管道位置,使两个管道都位于管道槽开口3cm以内,完成管道拼接计20
      
      分。机器人完全脱离该任务拼装块,裁判员计分,再次进入无效。
      
      4.5.3从管道槽上掉落到地面的管道不再使用。
      
      4.5.4获得50分就算完成管道铺设任务。
      
      7
      
      图7 管道槽和管道示意图
      
      4.6 定点巡航
      
      4.6.1 机器人沿黑色引导线从非十字线拼装块的一口进入,从另一口出去,
      
      如果遇到转弯标志,应按3.2.5的规定通过。完成定点巡航任务可与其它任务混合
      
      完成,也可以在定点巡航任务中通过十字线拼装块。如果不指定定点巡航任务,
      
      通过所有非十字线拼装块和转弯标志均不记分,但错误通过转弯标志要扣分。
      
      4.6.2 通过一个非十字拼装块记8分,通过一个转弯标志记5分,通过转弯标
      
      志不正确一次扣3分。
      
      4.6.3 获得50分就算完成“定点巡航”任务。
      
      4.7 神秘任务
      
      该任务的具体要求由比赛现场赛题中给出,要求机器人可能具备基本的巡
      
      线、放置、声光指示等功能,即可完成此任务。
      
      4.8 安全返航
      
      4.8.1 比赛结束前,机器人携带或不携带小鱼回到待命区,安全返航必须为
      
      竞赛最后一个完成的任务。
      
      4.8.2 安全返航的标准是机器人及所携带的模型登上锥台并不再运动,且与
      
      锥台以外的任何表面(含围栏表面)没有接触。机器人完成任务过程中通过待命
      
      区和重试时机器人回到待命区不属于安全返航任务。
      
      4.8.3 机器人成功返回待命区记50分,带回的每个小鱼模型记5分,这些模型
      
      8
      
      必须是机器人取自赛台上的模型,不是利用重试机会用手装到机器人上的模型。
      
      4.8.4 获得50分就算完成了安全返航任务。
      
      5 机器人
      
      本节提供设计和构建机器人的原则和要求。参赛前,所有机器人必须通过检
      
      查。参加机器人综合技能比赛的机器人限用竞赛组委会指定的机器人套材。只要
      
      有可能,也允许套材的混合使用。
      
      5.1 每支参赛队只能使用一台按程序运行的机器人。
      
      5.2 在待命区内,机器人外形最大尺寸不得超过长250mm、宽250mm、高
      
      300mm。在开始比赛后,机器人可以超出此尺寸限制。
      
      5.3 机器人上必须展示参赛队编号。在不影响正常比赛的基础上,机器人可
      
      进行个性化的装饰,以增强其表现力和容易被识别。
      
      5.4 每台机器人所用的控制器、电机、传感器及其它结构件,数量不限。但
      
      机器人的控制器、电机、传感器必须是独立的模块。机器人的重量不得超过3kg。
      
      5.5 机器人上的所有零部件必须可靠固定,不允许分离或脱落在场地上。
      
      5.6 为了安全,机器人所使用的直流电源电压不得超过12V。
      
      5.7 不允许使用有可能损坏竞赛场地的危险元件。
      
      5.8 机器人必须设计成只用一次操作(如,按一个按钮或拨一个开关)就能
      
      启动。
      
      5.9 机器人必须能原地旋转,旋转的次数可控。机器人还应在明显位置装一
      
      个可见光LED(颜色不限),它的开/关应可控。
      
      5.10参赛队不得使用遥控调试并记录数据的方式完成编程。
      
      6 比赛
      
      6.1参赛队
      
      6.1.1每支参赛队应由2名学生和1名教练员(教师或学生)组成。学生必须是
      
      截止到2018年6月仍然在校的学生。
      
      6.1.2参赛队员应以积极的心态面对和自主地处理在比赛中遇到的所有问题,
      
      自尊、自重,友善地对待和尊重队友、对手、志愿者、裁判员和所有为比赛付出
      
      辛劳的人,努力把自己培养成为有健全人格和健康心理的人。
      
      6.2赛制
      
      6.2.1 机器人综合技能比赛按小学、初中、高中三个组别分别进行。
      
      6.2.2 比赛不分初赛与复赛。组委会保证每支参赛队有相同的上场次数,且
      
      不少于3次,每次均记分。
      
      6.2.3 比赛场地上规定了机器人要完成的任务(在4.1~4.8的任务中选定,也
      
      9
      
      可能有一些临时设定的任务)。小学、初中、高中三个组别要完成的任务数可能
      
      不同。
      
      6.2.4 所有场次的比赛结束后,每支参赛队各场得分之和作为该队的总成绩,
      
      按总成绩对参赛队排名。
      
      6.2.5 竞赛组委会有可能根据参赛报名和场馆的实际情况变更赛制。
      
      6.3 比赛过程
      
      6.3.1 搭建机器人与编程
      
      6.3.1.1 搭建机器人与编程只能在准备区进行。
      
      6.3.1.2 参赛队的学生队员检录后方能进入准备区。裁判员对参赛队携带的
      
      器材进行检查,所有器材必须是散件,除控制器和电机可维持出厂时的状态外,
      
      其它所有零件不得以焊接、铆接、粘接等方式组成部件。队员不得携带U盘、光
      
      盘、无线路由器、手机、相机等存储和通信器材。所有参赛学生在准备区就座后,
      
      裁判员把场地图和比赛须知发给参赛队。
      
      6.3.1.3 参赛学生打开计算机后,根据所用的器材,安装相应厂家的编程软
      
      件。参赛选手在准备区不得上网和下载任何程序,不得使用相机等设备拍摄比赛
      
      场地,不得以任何方式与教练员或家长联系。
      
      6.3.1.4 参赛学生在准备区有2小时的搭建机器人和编制程序的时间。结束
      
      后,各参赛队把机器人排列在准备区的指定位置,封场,上场前不得修改程序和
      
      硬件设备。
      
      6.3.1.5 参赛队在每轮比赛结束后,允许在准备区简单地维修机器人和修改
      
      控制程序,但不能打乱下一轮出场次序。
      
      6.3.2赛前准备
      
      6.3.2.1 准备上场时,队员领取自己的机器人,在引导员带领下进入比赛区。
      
      在规定时间内未到场的参赛队将被视为弃权。
      
      6.3.2.2 上场的2名学生队员,站立在待命区附近。
      
      6.3.2.3 队员将自己的机器人放入待命区。机器人的任何部分及其在地面的
      
      投影不能超出待命区。
      
      6.3.2.4 到场的参赛队员应抓紧时间(不超过1分钟)做好启动前的准备工作,
      
      准备期间不得启动机器人,不能修改程序和硬件设备。完成准备工作后,队员应
      
      向裁判员示意。
      

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