第十八屆中國青少年機器人競賽機器人比賽主題與規(guī)則

1、第十八屆中國青少年機器人競賽機器人綜合技能比賽主題與規(guī)則1 機器人綜合技能比賽簡介機器人綜合技能比賽是中國青少年機器人競賽項目之一。其活動對象為中小學(xué)生，要求參加比賽的代表隊在現(xiàn)場自行拼裝機器人、編制機器人運行程序、調(diào)試和操作機器人。參賽的機器人是程序控制的，可以在賽前公布的競賽場地上，按照本規(guī)則進行比賽活動。在中國青少年機器人競賽中設(shè)置機器人綜合技能比賽的目的是檢驗青少年對機器人技術(shù)的理解和掌握程度，激發(fā)我國青少年對機器人技術(shù)的興趣，培養(yǎng)動手、動腦的能力。2 比賽主題本屆機器人綜合技能比賽的主題為“海洋開發(fā)”。海洋是地球上最廣闊的水體，自古以來人類就與海洋有著密切的聯(lián)系，海洋能源、資源的開發(fā)

2、與利用，是人類維持自身的生存與發(fā)展，拓展生存空間的可行途徑。人類的海洋經(jīng)濟活動以及建立的海洋經(jīng)濟關(guān)系，經(jīng)歷了一個漫長的歷史發(fā)展過程，如今向海洋進軍，開發(fā)利用海洋資源，成為現(xiàn)今擴大人類生存空間、增加資源儲備的重要出路。世界各國對海洋資源和開發(fā)高度關(guān)注，不斷強化海洋發(fā)展戰(zhàn)略，運用高科技進行海洋的開發(fā)與管理。中國正是這樣一個海洋國家，而且是世界上最早開發(fā)、利用海洋，發(fā)展海洋經(jīng)濟的國家之一。海洋開發(fā)可分為海洋油氣資源、生物資源、海洋能源、海水綜合利用和海洋環(huán)境保護等專項開發(fā)技術(shù)?，F(xiàn)代海洋開發(fā)活動中，海洋石油、天然氣的開發(fā)、海洋捕撈屬于已成熟的產(chǎn)業(yè)，正在進行技術(shù)改造和進一步擴大生產(chǎn)。海水淡化、潮汐發(fā)電、

3、海底隧道等正在迅速發(fā)展，因此海洋開發(fā)具有極大的發(fā)展前景。本屆比賽就是用機器人模擬海洋資源開發(fā)，加深青少年對海洋這個大寶庫的了解，培養(yǎng)青少年的海洋、海權(quán)意識和科技探索能力。3 比賽場地與環(huán)境3.1 場地圖 1是比賽場地的示意圖，待命區(qū)的位置只是示意。3.2賽場規(guī)格與要求圖1比賽場地示意圖2 機器人比賽場內(nèi)部是拼裝塊拼接而成。場地四周裝有白色木質(zhì)圍欄，欄高200mm,厚1520mm。為提高參賽隊?wèi)?yīng)變能力，正式比賽的場地會有變化， 場地長度為3-郵，寬炫-4米；基礎(chǔ)拼裝塊為用厚1520mm、長500mm、寬500mm 的木工板，有可能進行100%-200%的等比例放大，場地道具尺寸不變。淡藍色的 8

4、塊拼裝塊可換。第4節(jié)中所述的機器人要完成的任務(wù)一般分布在場地周圍的固定 拼裝塊上。3 兩種拼裝塊刷白色亞光漆；用黑色亞光漆畫出（或用黑色膠紙粘貼）寬度為2025mm的引導(dǎo)線；以下凡是涉及黑線的尺寸，均指其中心線。固定拼 裝塊上的引導(dǎo)線是連接對邊中點的直線。可換拼裝塊的圖形在賽前公布。4 每個固定拼裝塊被黑色引導(dǎo)線分為東北、東南、西南、西北四個分區(qū)。5 場上有一塊長500mm、寬500mm刷白色亞光漆的錐臺，是機器人的待命區(qū)，如圖2所示。機器人要從待命區(qū)啟動，完成任務(wù)后還要回到待命區(qū)。錐臺 上雖畫有黑色引導(dǎo)線，但機器人可以從任何一邊上下。;涉圖2錐臺尺寸（mm ）6 在黑色引導(dǎo)線的十字或丁字交叉

5、處，可能會出現(xiàn)50mm< 50mm的深藍色轉(zhuǎn)彎標志。機器人在遇到轉(zhuǎn)彎標志時的正確動作方式如圖3所示。圖 3 轉(zhuǎn)彎標志及允許的出路口行駛方向3.26 往屆機器人競賽中所用的部分可換拼裝塊的圖形可能沿用，但也會有一些新的圖形。有些可換拼裝塊上可能有 6mm高的突起、坡度約12。的坡道、寬 320mm高320mm的涵洞，也可能會出現(xiàn)沒有引導(dǎo)線的空白拼裝塊等。7 比賽場地尺寸的允許誤差是芷mm,拼裝塊尺寸的允許誤差是-3mm,對此，參賽隊設(shè)計機器人時必須充分考慮。8 拼裝的場地盡可能平整，但接縫處可能有2mm的高低差和2mm的問隙。9 .29 待命區(qū)、轉(zhuǎn)彎標志的位置、非十字引導(dǎo)線拼裝塊的圖形以及

6、位置和方向，等等，在賽前準備時公布。場地一經(jīng)公布，在該組別的整個比賽過程中不再變化。3.3 賽場環(huán)境機器人比賽場地環(huán)境為冷光源、低照度、無磁場干擾。但由于一般賽場環(huán)境的不確定因素較多，例如，場地表面可能有紋路和不平整，邊框上有裂縫，光照條件有變化等等。參賽隊在設(shè)計機器人時應(yīng)考慮各種應(yīng)對措施。4 可能的機器人任務(wù)及得分以下描述任務(wù)不一定同時出現(xiàn)在比賽場地上。這些任務(wù)也只是對生活中的某些情景的模擬，切勿將它們與真實生活相比。4.1 揚帆起航4.1 機器人從錐臺上駛下，進入某個十字線拼裝塊的某個分區(qū)并停下至少2秒鐘。4.12 進入分區(qū)的含義是機器人與該分區(qū)內(nèi)（不含黑色引導(dǎo)線）的地面接觸。4.13 機

7、器人進入規(guī)定的分區(qū)后，如果與地面的所有接觸點（面）均在該分區(qū)內(nèi)得60分；如果有部件與該分區(qū)外的地面接觸，每個接觸點（面）扣10分，扣完為止，機器人離開該分區(qū)裁判員計分。.14 揚帆起航不一定為第一個完成的任務(wù)。4.15 獲得50分就算完成“揚帆起航”任務(wù)。1 “浮標”模型采用乒乓球來表示，“浮標底座”模型采用木質(zhì)，浮標底 座模型如圖4所示。U放到拼裝塊圖4浮標底座模型機器人要按規(guī)定從待命區(qū)共計攜帶最多 4個浮標出發(fā)，分另上的浮標底座處，機器可在整個過程中不得觸碰底座，若觸碰底座，該任務(wù)結(jié)束,機器人離開該拼裝塊后先前投入的浮標得分有效。4.23 成功放置浮標的標準是浮標放置在指定拼裝塊內(nèi)的浮標底

8、座上，并且不能掉落，掉落的浮標不能再使用。每成功放置一個浮標記30分，機器人完全離開最后一個任務(wù)拼裝塊記分。.24獲得50分就算完成“浮標投擲”任務(wù)。4.3 捕獲魚群4.31 在某個十字拼裝塊內(nèi)隨機散落著8個“小魚”代表魚群，小魚模型采用直徑30mm高18mm勺腰鼓形圓柱，重約10g,如圖5所示。機器人需要進入該任 務(wù)拼裝塊，將散落在拼裝塊內(nèi)的魚群捕獲。4.32 機器人將魚群捕獲，放在機器人身上，小魚與地面沒有接觸且機器人脫離該任務(wù)拼裝塊后，每個計10分。4.33 機器人只需捕獲5條小魚就算完成了捕獲魚群任務(wù)。機器人也可以繼續(xù)捕獲，爭取高的得分。.34魚群在拼裝塊內(nèi)的位置，由裁判員隨機散落。4

9、.4 躲避冰山圖 5 小魚示意圖4在某個十字拼裝塊中有5根直徑40mm,高為100mm的木質(zhì)圓柱代表冰山，如圖6所示，冰山的位置在賽題中給出。4.2 要求機器人沿黑色引導(dǎo)線從拼裝塊的一口進入，從另一口出去，穿越冰山所在拼裝塊，穿越過程中不能與冰山觸碰，否則該任務(wù)不得分。4.3 成功躲避冰山記60分，完成此項任務(wù)。4.5管道鋪設(shè)圖6冰山示意圖5管道槽和管道示意圖如圖7所示，管道尺寸為直徑4cm,長10cm的圓柱體，管道槽長25cm,管道槽一端封閉，一端開口，兩個管道的位置由賽題公布。2 機器人沿黑色引導(dǎo)線從十字線拼裝塊的一 口進入，將兩段管道放入管道槽內(nèi)，每放入一個計20分；兩段管道放入管道槽后

10、，需進行管道拼接，要求機 器人調(diào)整管道位置，使兩個管道都位于管道槽開口 3cm以內(nèi)，完成管道拼接計20 分。機器人完全脫離該任務(wù)拼裝塊，裁判員計分，再次進入無效。3 從管道槽上掉落到地面的管道不再使用。4 獲得50分就算完成管道鋪設(shè)任務(wù)。4.6 定點巡航圖 7 管道槽和管道示意圖4.61 機器人沿黑色引導(dǎo)線從非十字線拼裝塊的一口進入，從另一口出去，如果遇到轉(zhuǎn)彎標志，應(yīng)按3.2.5的規(guī)定通過。完成定點巡航任務(wù)可與其它任務(wù)混合完成，也可以在定點巡航任務(wù)中通過十字線拼裝塊。如果不指定定點巡航任務(wù)，通過所有非十字線拼裝塊和轉(zhuǎn)彎標志均不記分，但錯誤通過轉(zhuǎn)彎標志要扣分。4.62 通過一個非十字拼裝塊記8分

11、，通過一個轉(zhuǎn)彎標志記5分，通過轉(zhuǎn)彎標志不正確一次扣3分。4.63 獲得50分就算完成“定點巡航”任務(wù)。4.7 神秘任務(wù)該任務(wù)的具體要求由比賽現(xiàn)場賽題中給出，要求機器人可能具備基本的巡線、放置、聲光指示等功能，即可完成此任務(wù)。4.8 安全返航1.81 比賽結(jié)束前，機器人攜帶或不攜帶小魚回到待命區(qū)，安全返航必須為競賽最后一個完成的任務(wù)。1.82 安全返航的標準是機器人及所攜帶的模型登上錐臺并不再運動，且與錐臺以外的任何表面（含圍欄表面）沒有接觸。機器人完成任務(wù)過程中通過待命區(qū)和重試時機器人回到待命區(qū)不屬于安全返航任務(wù)。1.83 機器人成功返回待命區(qū)記50分，帶回的每個小魚模型記5分，這些模型必須是

12、機器人取自賽臺上的模型，不是利用重試機會用手裝到機器人上的模型。.84獲得50分就算完成了安全返航任務(wù)。5 機器人本節(jié)提供設(shè)計和構(gòu)建機器人的原則和要求。參賽前，所有機器人必須通過檢查。參加機器人綜合技能比賽的機器人限用競賽組委會指定的機器人套材。只要有可能，也允許套材的混合使用。5.1 每支參賽隊只能使用一臺按程序運行的機器人。5.2 在待命區(qū)內(nèi)，機器人外形最大尺寸不得超過長250mm、寬250mm、高300mm。在開始比賽后，機器人可以超出此尺寸限制。5.3 機器人上必須展示參賽隊編號。在不影響正常比賽的基礎(chǔ)上，機器人可進行個性化的裝飾，以增強其表現(xiàn)力和容易被識別。5.4 每臺機器人所用的控

13、制器、電機、傳感器及其它結(jié)構(gòu)件，數(shù)量不限。但機器人的控制器、電機、傳感器必須是獨立的模塊。機器人的重量不得超過3kg。5.5 機器人上的所有零部件必須可靠固定，不允許分離或脫落在場地上。5.6 為了安全，機器人所使用的直流電源電壓不得超過12V。5.7 不允許使用有可能損壞競賽場地的危險元件。5.8 機器人必須設(shè)計成只用一次操作（如，按一個按鈕或撥一個開關(guān)）就能 啟動。5.9 機器人必須能原地旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的次數(shù)可控。機器人還應(yīng)在明顯位置裝一個可見光LED （顏色不限），它的開/關(guān)應(yīng)可控。5.10 參 賽隊不得使用遙控調(diào)試并記錄數(shù)據(jù)的方式完成編程。6 比賽6.1 參 賽隊6.2 每支參賽隊?wèi)?yīng)由2名

14、學(xué)生和1名教練員（教師或?qū)W生）組成。學(xué)生必須是截止到2018年 6月仍然在校的學(xué)生。6.12 參賽隊員應(yīng)以積極的心態(tài)面對和自主地處理在比賽中遇到的所有問題，自尊、自重，友善地對待和尊重隊友、對手、志愿者、裁判員和所有為比賽付出辛勞的人，努力把自己培養(yǎng)成為有健全人格和健康心理的人。6.13 制6.13.1 機器人綜合技能比賽按小學(xué)、初中、高中三個組別分別進行。6.13.2 比賽不分初賽與復(fù)賽。組委會保證每支參賽隊有相同的上場次數(shù)，且不少于3次，每次均記分。6.13.3 賽場地上規(guī)定了機器人要完成的任務(wù)（在 4.14.8的任務(wù)中選定，也可能有一些臨時設(shè)定的任務(wù)）。小學(xué)、初中、高中三個組別要完成的任

15、務(wù)數(shù)可能 不同。6.13.4 所有場次的比賽結(jié)束后，每支參賽隊各場得分之和作為該隊的總成績，按總成績對參賽隊排名。6.13.5 競賽組委會有可能根據(jù)參賽報名和場館的實際情況變更賽制。6.14 比賽過程6.14.1 搭建機器人與編程6.14.1.1 搭建機器人與編程只能在準備區(qū)進行。6.14.1.2 參賽隊的學(xué)生隊員檢錄后方能進入準備區(qū)。裁判員對參賽隊攜帶的器材進行檢查，所有器材必須是散件，除控制器和電機可維持出廠時的狀態(tài)外，其它所有零件不得以焊接、怫接、粘接等方式組成部件。隊員不得攜帶 U盤、光盤、無線路由器、手機、相機等存儲和通信器材。所有參賽學(xué)生在準備區(qū)就座后，裁判員把場地圖和比賽須知發(fā)給

16、參賽隊。6.14.1.3 參賽學(xué)生打開計算機后，根據(jù)所用的器材，安裝相應(yīng)廠家的編程軟件。參賽選手在準備區(qū)不得上網(wǎng)和下載任何程序，不得使用相機等設(shè)備拍攝比賽場地，不得以任何方式與教練員或家長聯(lián)系。6.14.1.4 參賽學(xué)生在準備區(qū)有2小時的搭建機器人和編制程序的時間。結(jié)束后，各參賽隊把機器人排列在準備區(qū)的指定位置，封場，上場前不得修改程序和硬件設(shè)備。6.14.1.5 參賽隊在每輪比賽結(jié)束后，允許在準備區(qū)簡單地維修機器人和修改控制程序，但不能打亂下一輪出場次序。6.14.2 前準備6.14.2.1 準備上場時，隊員領(lǐng)取自己的機器人，在引導(dǎo)員帶領(lǐng)下進入比賽區(qū)。在規(guī)定時間內(nèi)未到場的參賽隊將被視為棄權(quán)。

17、6.14.2.2 上場的2名學(xué)生隊員，站立在待命區(qū)附近。6.14.2.3 隊員將自己的機器人放入待命區(qū)。機器人的任何部分及其在地面的投影不能超出待命區(qū)。6.14.2.4 到場的參賽隊員應(yīng)抓緊時間（不超過1分鐘）做好啟動前的準備工作，準備期間不得啟動機器人，不能修改程序和硬件設(shè)備。完成準備工作后，隊員應(yīng)向裁判員示意。6.14.3 動6.14.3.1 判員確認參賽隊已準備好后，將發(fā)出“5， 4， 3， 2， 1，開始”的倒計時啟動口令。隨著倒計時的開始，隊員可以用一只手慢慢靠近機器人，聽到“開始”命令的第一個字，隊員可以觸碰一個按鈕或給傳感器一個信號去啟動機器人。6.14.3.2 在“開始”命令前

18、啟動機器人將被視為“誤啟動”并受到警告或處罰。6.14.3.3 機器人一旦啟動，就只能受自帶的控制器中的程序控制。隊員一般不得接觸機器人（重試的情況除外）。6.14.3.4 動后的機器人不得故意分離出部件或把機械零件掉在場上。偶然脫落的機器人零部件，由裁判員隨時清出場地。為了策略的需要而分離部件是犯規(guī)行為。6.14.3.5 啟動后的機器人如因速度過快或程序錯誤將所攜帶的物品拋出場地，該物品不得再回到場上。6.14.3.6 機器人進入某個有任務(wù)的拼裝塊即為執(zhí)行該任務(wù)的開始，一旦離開該拼裝塊即為執(zhí)行任務(wù)的結(jié)束，立即對完成任務(wù)的情況記分。留在場上的可活動的任務(wù)模型可由隊員移至不影響機器人運動的場邊或

19、場外，此拼裝塊不再是有任務(wù)的拼裝塊。6.14.3.7 器人在進入任務(wù)拼裝塊后為完成任務(wù)需要可以短暫脫離黑色引導(dǎo)線，執(zhí)行完動作后要回到原來的軌道上繼續(xù)前進。6.14.3.8 賽中除了“定點巡航”任務(wù)外，不允許穿插其它任務(wù)。6.14.4 試6.14.4.1 機器人在運行中如果出現(xiàn)故障或未完成某項任務(wù)，參賽隊員可以向裁判員申請重試。6.14.4.2 裁判員同意重試后，場地狀態(tài)原則上保持不變。如果因為未完成某項任務(wù)而重試，該項任務(wù)所用的道具可以由參賽隊員恢復(fù)到比賽開始前的狀態(tài)。重試時，隊員可將機器人搬回待命區(qū)，重新啟動。6.14.4.3 每場比賽重試的次數(shù)不限。6.14.4.4 重試期間計時不停止，也

20、不重新開始計時。重試前機器人已完成的任務(wù)有效，但是，如果參賽隊員要求恢復(fù)某項任務(wù)的道具，即使該項任務(wù)已經(jīng)完成或部分完成，相應(yīng)的得分不再有效。6.14.5 賽結(jié)束6.14.5.1 每場比賽時間為150秒鐘。6.14.5.2 參賽隊在完成一些任務(wù)后，如不準備繼續(xù)比賽，應(yīng)向裁判員示意，裁判員據(jù)此停止計時，結(jié)束比賽；否則，等待裁判員的終場哨音。6.14.5.3 裁判員吹響終場哨音后，參賽隊員除應(yīng)立即關(guān)斷機器人的電源外，不得與場上的機器人或任何物品接觸。6.14.5.4 本屆比賽將用手持式平板計算機記分。裁判員有義務(wù)將記分結(jié)果告知參賽隊員。參賽隊員有權(quán)利糾正裁判員記分操作中可能的錯誤，并應(yīng)刷卡確認已經(jīng)知

21、曉自己的得分。如有爭議應(yīng)提請裁判長仲裁，裁判員填寫記分表，參賽隊員應(yīng)確認自己的得分。6.14.5.5 參賽隊員將場地恢復(fù)到啟動前狀態(tài)，并立即將自己的機器人搬回準備區(qū)。7 記分7.1 每場比賽結(jié)束后，按完成任務(wù)的情況計算得分。完成任務(wù)的記分標準見第 4節(jié)。7.2 完成任務(wù)的次序不影響單項任務(wù)的得分。7.3 如果完成了規(guī)定的所有任務(wù)且比賽結(jié)束的時間不超過150秒，額外加記時間分。時間分為（150結(jié)束比賽實際所用秒數(shù)）。7.4 如果在比賽中沒有重試，機器人動作流暢，一氣呵成，加記流暢獎勵50分。8 犯規(guī)和取消比賽資格8.1 未準時到場的參賽隊，每遲到1分鐘則判罰該隊10分。如果2分鐘后仍未到場，該隊

22、將被取消比賽資格。8.2 第 1次誤啟動將受到裁判員的警告，機器人回到待命區(qū)再次啟動，計時重新開始。第2次誤啟動將被取消比賽資格。8.3 為了策略的需要而分離部件是犯規(guī)行為,視情節(jié)嚴重的程度可能會被取消比賽資格。8.4 機器人以高速沖撞場地設(shè)施導(dǎo)致?lián)p壞將受到裁判員的警告，第2次損壞場地設(shè)施將被取消比賽資格。8.5 除機器人在十字線拼裝塊中完成任務(wù)外，不管比賽中是否規(guī)定了定點巡航，機器人未按黑色引導(dǎo)線運動，為技術(shù)性犯規(guī)，應(yīng)重試。機器人未按轉(zhuǎn)彎標志轉(zhuǎn)彎，為技術(shù)性犯規(guī)，無需重試，但每次應(yīng)扣3分。8.6 比賽中，參賽隊員有意接觸比賽場上的物品或機器人，將被取消比賽資格。偶然的接觸可以不當(dāng)作犯規(guī)，除非這種接觸直接影響到比賽的最終得分。8.7 不聽從裁判員的指示將被取消比賽資格。8.8 參賽隊員在未經(jīng)裁判長允許的情況下私自與教練員或家長聯(lián)系，