虛擬機器人滅火

1、虛擬機器人滅火一、競賽目標參賽學生通過機器人3D仿真系統(tǒng)自主搭建機器人及其傳感器，并且編寫機器人迷宮滅火程序，自動控制虛擬機器人實現(xiàn)搜索房間和發(fā)現(xiàn)模擬火源并加以滅火施救,完成相應的競賽任務。通過該項目的實踐，旨在提高青少年對機器人的濃厚興趣、提高中小學生程序設(shè)計和機器人的應用能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。二、競賽范圍小學組，初中組，高中組（含中職）。三、競賽環(huán)境1軟件環(huán)境：（1）操作系統(tǒng)：Windows 2000、Windows XP（NetFramework2.0 DirectX9.0c）中任何一種（推薦Windows XP）。（2）比賽系統(tǒng)：熱博RB-3DRSS虛擬機器人3D仿真系統(tǒng)單機版。2

2、硬件環(huán)境：（1）電腦硬件配置：CPU2.4GHZ以上，內(nèi)存512M以上，顯卡64M支持3D（推薦配置CPU3.0GHZ，內(nèi)存1G，顯卡128M支持3D）。（2）電腦數(shù)量：組委會提供競賽現(xiàn)場編程用電腦（每人一臺），參賽選手不允許攜帶任何可以復制文件的工具進入競賽現(xiàn)場（如U盤等）。四、參賽隊伍每支參賽隊伍限1名選手。五、競賽任務虛擬機器人滅火是模擬現(xiàn)實家庭環(huán)境中處理火警的過程。制作一個由計算機程序控制的虛擬機器人，在一套模擬平面結(jié)構(gòu)的房間里運動，找到代表房間里火災點的正在燃燒的蠟燭并盡快將它撲滅。六、競賽標準1模擬房子平面結(jié)構(gòu)和特性：（1）競賽場地平面結(jié)構(gòu)示意圖見“場地立體示意圖”。示意圖供練習和

3、實踐時參考，競賽場地的實際尺寸與示意圖基本相同（虛擬房間場地比賽時由組委會統(tǒng)一制作提供，并且標準一致）。（2）模擬房間的墻壁高不低于25個單位。競賽場地地板為黑色的光滑平整表面（摩擦系數(shù)比賽時統(tǒng)一確定）。（3）房間所有走廊和門框的寬度均不小于機器人大小的30個單位。門框上沒有門，在門框所在地面上用一條白線表示房間入口和門，白線本身的面積屬于房間內(nèi)的區(qū)域。（4）機器人必須從競賽場地中代表起始位置的白色正方形中開始啟動。如示意圖中標有“H”的正方形，代表起始位置。實際競賽場地并不標記“H”。（5）參賽選手可以調(diào)整機器人在起始位置中的位置和方向，但是必須保證機器人所有部件都在起始位置的白色方框內(nèi)。一

4、旦啟動，它可以在競賽場地中向所希望的方向橫向或縱向運動。（6）最終虛擬競賽場地以組委會當天提供為準。2場地照明：虛擬滅火競賽場地周圍的照明均按理想化條件設(shè)置，無對各種傳感器產(chǎn)生干擾現(xiàn)象。3機器人及傳感器：虛擬滅火機器人及其所使用的傳感器均由3D仿真系統(tǒng)中提供，在搭建過程中只能使用系統(tǒng)提供的機器人及相應的傳感器。4蠟燭：蠟燭的火焰代表房間內(nèi)機器人試圖找到并撲滅的火源?；鹪吹幕鹧嫖恢糜行Ц叨龋ㄖ富鹧娴撞烤鄨龅乇砻娴木嚯x）在9至12個單位之間。 5家具：競賽場地內(nèi)有一件模擬家具。抽簽確定房間號之后，這件模擬家具將擺放在該房間的示意位置。機器人可以接觸模擬家具。模擬家具是一個6個單位的直徑圓柱，柱高與

5、墻壁等高。6場地立體示意圖：圖中白色圓弧內(nèi)為蠟燭擺放區(qū)域，黃色圓柱為家具，房間內(nèi)白色區(qū)域為搜救位置。抽中房間后蠟燭、家具和搜救對象位置如圖中所示。小學組和初中組的場地沒有搜救標識。每個房間都將保留標識火源的白線。七、競賽規(guī)則1機器人運行：（1）機器人一旦啟動必須在沒有參賽選手的干預下自動控制，即機器人必須是由計算機程序控制。（2）機器人在運行過程中可以碰撞或接觸墻壁。（3）機器人搜救：在高中組比賽中，將列入搜救任務及回家任務。（4）機器人滅火后才能進行搜救。（5）搜救區(qū)域放在火源房間中。在房間中靠墻壁，有一個20×15個單位、長方形的白線。機器人滅完火后，必須到達搜救區(qū)域（機器人的任

6、何一個輪子接觸搜救區(qū)域）后離開房間才算作有效搜救。2熄滅蠟燭：（1）機器人只能運用系統(tǒng)提供的滅火道具進行滅火。蠟燭在燃燒時不允許被撞倒，否則，按未完成滅火任務處理。如果機器人在進行滅火動作的過程中碰撞蠟燭，機器人運行成績?nèi)匀挥行А＃?）機器人在開始滅火動作時，必須完全進入蠟燭所在房間（即：機器人在地面的垂直投影全部越過房間門口地面的白線，而不是在線外或者踩在線上），并且機器人必須有部分或全部到達距離火焰30個單位的圈以內(nèi)。3蠟燭位置：由抽簽確定房間號，蠟燭將擺放在該房間的示意位置。4競賽方式：（1）小學組：蠟燭將隨機放在四個房間中，只完成滅火任務。（2）初中組：蠟燭將隨機放在四個房間中，完成滅

7、火任務、回家任務。（3）高中組：蠟燭將隨機放在四個房間中，完成滅火任務之后，須完成搜救任務和回家任務。5競賽時長：（1）機器人搭建、編程及調(diào)試：90分鐘/組別。（2）任務時長：“滅火”任務時長為3分鐘（機器人須在3分鐘內(nèi)找到蠟燭并熄滅），如3分鐘內(nèi)未完成滅火則任務失敗，時間記為分鐘?！八丫取比蝿諘r長為3分鐘(機器人熄滅蠟燭后開始計時至機器人離開滅火搜救房間終止)，如3分鐘內(nèi)未完成搜救則任務失敗，時間記為分鐘。“回家”任務時長為4分鐘(機器人離開滅火搜救房間后開始計時至機器人回到“家”終止)，如4分鐘內(nèi)未完成回家則任務失敗，時間記為4分鐘。6比賽終止：（1）裁判宣布入場后5分鐘內(nèi)，參賽隊員沒有入

8、場。（2）裁判宣布停止調(diào)試，參賽隊員未及時上交程序。（3）比賽過程中隊員出現(xiàn)嚴重犯規(guī)事件。7比賽結(jié)束：（1）機器人完成規(guī)定任務。（2）規(guī)定的比賽時間用完。（3）參賽選手主動宣布放棄。八、評分標準1得分：（1）每次得分=600-實際時間×房間系數(shù)。（2）參賽隊伍程序連續(xù)運行兩次，取得分較高的一次計為該階段的競賽成績（得分越高成績越好）。（3）參賽隊伍該階段的得分占其成績的60%。2任務完成判斷及其系數(shù)：（1）滅火任務：超時視為任務失敗。（2）搜救任務：機器人走出蠟燭及搜救區(qū)域所在房間但未能到達搜救區(qū)域、超時均視為任務失敗。（3）回家任務：機器人回家途中進入任何房間（機器人全部越過白線即

9、為進入房間）、機器人進入起始位置而未停止動作、機器人未回到起始位置、超時均視為任務失敗。注：各單項任務必須根據(jù)以上任務順序完成，否則整個任務失敗。每個單項任務必須在其相應的順序位置完成才能算該單項任務完成，當前各單項任務失敗則此次計時比賽結(jié)束，此任務及其之后的各單項任務按任務失敗計時。各單項任務失敗其時間按照最長時間計時，并且不能獲得相應任務系數(shù)。3房間系數(shù)：機器人找到蠟燭前搜索的房間越多，房間系數(shù)值越小。（1）成功搜索1個房間，房間系數(shù)為1.00。（2）成功搜索2個房間，房間系數(shù)為0.75。（3）成功搜索3個房間，房間系數(shù)為0.50。（4）成功搜索4個房間，房間系數(shù)為0.30。注：機器人搜索

10、房間順序不限，機器人須全部越過門框白線進入房間內(nèi)，才能視為機器人搜索了該房間。未完成滅火任務不計算房間系數(shù)；重復搜索同一個房間，房間系數(shù)不重復計算。4實際時間：（1）實際時間為系統(tǒng)自動計時時間。包括滅火時間、搜救時間和回家時間。（2）搜救時間定義：機器人熄滅蠟燭開始計時，至機器人完全離開搜救對象所在房間終止。機器人地面垂直投影完全越過房間的白線視為機器人離開房間。（3）回家時間（初中組）定義：機器人熄滅蠟燭開始計時，至機器人回到代表家的白色區(qū)域并處于靜止狀態(tài)終止。（4）回家時間（高中組）定義：機器人離開搜救對象所在房間開始計時，至機器人回到代表家的白色區(qū)域并處于靜止狀態(tài)終止。（5）小學組實際時

11、間滅火任務時間。（6）初中組實際時間滅火任務時間回家任務時間。（7）高中組實際時間滅火任務時間搜救任務時間回家任務時間。九、機器人現(xiàn)場主題創(chuàng)作參賽隊伍依據(jù)組委會統(tǒng)一提供的機器人構(gòu)件（全國決賽采用“杭州熱博積木式機器人平臺HOTROBOT”器材）按孤膽英雄的主題依序進行現(xiàn)場機器人搭建、編程及動作展示。參賽隊伍該階段的得分占其成績的40%。1任務目標：機器人從起點（1分）出發(fā)，沿著黑色線條，到達終點，限時5分鐘。沿途尋找5個1分點，1個生死轉(zhuǎn)盤(2分)、1個雷區(qū)(3分)、1個沼澤(4分)、終點(5分)，共10個得分點。這些得分點是現(xiàn)場隨機分布，都位于十字交叉點上（注意：機器人只有完全通過得分點才能

12、獲得分數(shù)，重復通過同一得分點不重復得分）。（場地如圖1）機器人前進時不得跳過相鄰的交叉點，到達斜對角的交叉點，否則就算任務失敗，該輪比賽結(jié)束。任務失敗時，計時停止，計分結(jié)束，原先的得分有效。小學組：必須完成生死轉(zhuǎn)盤任務，其它任務可選擇完成并得相應分數(shù)。如果沒有完成生死轉(zhuǎn)盤任務，則該項目成績將扣除相應必須完成任務的分數(shù)。（該任務沒有完成不得分，還要扣罰相應的分數(shù)。）初中組：必須完成生死轉(zhuǎn)盤、雷區(qū)兩個任務，其它任務可選擇完成并得相應分數(shù)。如果沒有完成必須完成的任務，則該項目成績將扣除相應沒有完成任務的分數(shù)。（該任務沒有完成不得分，還要扣罰相應的分數(shù)。）高中組：必須完成生死轉(zhuǎn)盤、雷區(qū)、沼澤三個任務，

13、其它任務可選擇完成并得相應分數(shù)。如果沒有完成必須完成的任務，則該項目成績將扣除相應沒有完成任務的分數(shù)。（該任務沒有完成不得分，還要扣罰相應的分數(shù)。）2比賽相關(guān)要求及說明：（1）機器人尺寸必須為不大于直徑為20厘米、高度為15厘米的圓柱體。（2）比賽用時：90分鐘/組別（在規(guī)定用時內(nèi)可進行機器人搭建、編程、場地調(diào)試及程序調(diào)整）。（3）比賽時，機器人在同一地點（終點除外）停止1分鐘以上的就算任務失敗，原先得分有效，計時停止。（4）動作展示僅限一次。3場地中得分點介紹：場地中的每個白色的方格子是邊長為20厘米的正方形（不包含線條），每條線的寬度為2厘米，顏色為黑色。終點AB起點圖1起點：起點是邊長4

14、6厘米的黑色正方形。機器人出發(fā)前，整個身體必須位于起點黑色區(qū)域內(nèi)。機器人完全走出起點，位于A線或者B線上，就得到了起點的1分。生死轉(zhuǎn)盤：生死轉(zhuǎn)盤為一個直徑為4厘米的黑色圓點，位于交叉點上。機器人到達生死轉(zhuǎn)盤后開始原地旋轉(zhuǎn)360度，機器人在原地旋轉(zhuǎn)時不得脫離黑色轉(zhuǎn)盤，脫離該轉(zhuǎn)盤即任務失敗。多轉(zhuǎn)不得分。場中示意圖10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米雷區(qū)：如圖2，雷區(qū)分布著10顆地雷。地雷是豎放的5號電池（直徑1.5厘米，高度5厘米）。過雷區(qū)時，機器人碰倒2個地雷就算任務失敗，碰倒一個地雷不得分。機器

15、人整體通過雷區(qū)才能得分。圖2 俯視圖上圖中的圓是地雷，地雷圓心與黑線的距離是10厘米。圖中的直線和橫線就是場地中的格子線條。線上的地雷都是位于線的中央。沼澤：如圖3，是由一段寬度是25厘米的通道。通道的直線距離是42厘米。通道用高度45厘米、厚2厘米左右的木板組成，兩邊木板的上方用木條釘好，墻壁上粘滿了雙面膠。機器人完全通過沼澤才能得分。實際場地可能有0.2厘米的誤差，以實際提供的場地為準。圖3場地中的橫線和豎線是場地格子線條，斜線是墻壁。1分點：該交叉點旁標著黃色的數(shù)字1。機器人完全通過該點就得到1分。終點：終點是邊長為40厘米的黑色正方形，當機器人完全進入終點，并且停止2秒以上時間，就到達終點，得5分?？偝煽冇?/p>