第十五屆福建省青少年機(jī)器人競(jìng)賽

1、第十五屆福建省青少年機(jī)器人競(jìng)賽 機(jī)器人創(chuàng)意比賽主題與規(guī)則 1 關(guān)于機(jī)器人創(chuàng)意比賽 有興趣的在校中小學(xué)生機(jī)器人愛(ài)好者根據(jù)本主題與規(guī)則，花費(fèi) 6 個(gè)月左右的時(shí)間，在課題導(dǎo)師或教練員的指導(dǎo)下，在學(xué)校、家庭、校外機(jī)器人工作室或科技實(shí)驗(yàn)室，以個(gè)人或小組的方式，進(jìn)行機(jī)器人的創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、編程與制作，最后以驗(yàn)證創(chuàng)意的機(jī)器人作品參加福建省青少年機(jī)器人競(jìng)賽組委會(huì)舉辦的機(jī)器人創(chuàng)意比賽活動(dòng)。 機(jī)器人創(chuàng)意比賽對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)與綜合運(yùn)用機(jī)器人技術(shù)、電子信息技術(shù)、工程技術(shù)，激發(fā)創(chuàng)新思維潛能，提高綜合設(shè)計(jì)和制作的能力極為有益。 2 主題 本屆機(jī)器人創(chuàng)意比賽主題定為“我的學(xué)習(xí)伙伴”，旨在促進(jìn)青少年了解機(jī)器人技術(shù)在幫助人類獲取知

2、識(shí)方面的作用，并使得同學(xué)們?cè)谔剿鳈C(jī)器人知識(shí)、技能的過(guò)程中樹立終身學(xué)習(xí)的理念。 2.1 背景和內(nèi)涵 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類學(xué)習(xí)方式從遠(yuǎn)古的“口耳相傳”到文字的產(chǎn)生，出現(xiàn)了狹義的文化學(xué)習(xí)形態(tài)。造紙術(shù)和活字印刷術(shù)使這種學(xué)習(xí)形態(tài)得到廣泛傳播和加速發(fā)展，閱讀成為近、現(xiàn)代社會(huì)中主導(dǎo)地位的學(xué)習(xí)方式。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)，科技以前所未有的速度迅猛發(fā)展。計(jì)算機(jī)、多媒體和網(wǎng)絡(luò)成為工業(yè)時(shí)代向信息時(shí)代轉(zhuǎn)變的巨大杠桿，以驚人的速度改變著人們的工作、思維、交往和生活方式，并推動(dòng)人類學(xué)習(xí)方式從工業(yè)時(shí)代迅速跨入信息時(shí)代，這是一場(chǎng)更加深刻也更加急劇的歷史變革，人類的智慧將會(huì)創(chuàng)造出與信息時(shí)代相適應(yīng)的一套全新、高效的

3、學(xué)習(xí)模式，從而大大提高人類個(gè)體和整個(gè)社會(huì)的學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。這場(chǎng)變革將使學(xué)習(xí)演變成為每個(gè)社會(huì)成員生活中最重要的組成部分，每個(gè)公民的學(xué)習(xí)生活質(zhì)量成為衡量一個(gè)國(guó)家或民族現(xiàn)代化水平的一項(xiàng)重要標(biāo)志。對(duì)教育的“剛需”促使我們的新伙伴機(jī)器人開始進(jìn)入這一領(lǐng)域。 下面的三個(gè)機(jī)器人可以算成是它們的代表。 機(jī)器人教師 圖 1 機(jī)器人教師“薩亞” 圖 2 福州機(jī)器人教師 圖 1 所示為東京理科大學(xué)設(shè)計(jì)的機(jī)器人教師薩亞。薩亞的臉部皮膚后藏有 18 臺(tái)微型電機(jī)，可以使面部呈現(xiàn)出高興、驚訝、厭惡、害怕、悲傷、生氣共 6 種表情。她會(huì)講 300 個(gè)短語(yǔ)和 700 個(gè)單詞，可以對(duì)一些詞語(yǔ)和問(wèn)題做出回應(yīng)，她還可以學(xué)會(huì)講各種語(yǔ)言。

4、薩亞給一班 10 歲左右的學(xué)生講課，受到興奮的孩子們的極大歡迎。 圖 2 中是福州的教育機(jī)器人。它除可幫助老師朗誦課文、批改作業(yè)、課間巡視之外，通過(guò)功能強(qiáng)大的傳感器還能靈敏地感知學(xué)生的生理反應(yīng)，甚至還可以扮演“測(cè)謊高手”角色。此外一旦和“學(xué)生機(jī)”綁定，也可更清楚地了解學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。 外語(yǔ)學(xué)習(xí)機(jī)器人 圖3 外語(yǔ)學(xué)習(xí)機(jī)器人 NAO 從 2016 年 1 月起，歐洲 4 座城市將開始用機(jī)器人 NAO 來(lái)幫助四五歲的移民兒童學(xué)習(xí)這些上學(xué)必備的新技能，尤其是學(xué)習(xí)當(dāng)?shù)氐恼Z(yǔ)言，如圖3所示。他們將在荷蘭蒂爾堡和烏特勒支幫助孩子們學(xué)習(xí)荷蘭語(yǔ)，在德國(guó)比勒費(fèi)爾德幫助他們學(xué)習(xí)德語(yǔ)，在土耳其伊斯坦布爾幫助

5、他們學(xué)習(xí)英語(yǔ)。在課程開始之前，機(jī)器人會(huì)向孩子們解釋學(xué)習(xí)的內(nèi)容。課程開始后，它會(huì)觀察孩子們的肢體語(yǔ)言，并在他們遇到困難時(shí)伸出援手。我們知道，一對(duì)一的教學(xué)比班級(jí)教學(xué)效果更好，但是使用人類教師的成本太高。機(jī)器人甚至還擁有一些人類不具備的優(yōu)勢(shì)例如，無(wú)限的耐心。它們可以不斷地重復(fù)同一件事，不管多少次都可以。 書法機(jī)器人 圖4 書法機(jī)器人 2015 年 8 月，香港大學(xué)開發(fā)了一個(gè)能夠書寫各種字體的機(jī)器人。它通過(guò)攝像頭抓取某一名家字帖的內(nèi)容，錄入系統(tǒng)，再進(jìn)行筆畫拆解、歸納總結(jié)，最終掌握該名家的書法風(fēng)格。這樣一來(lái)，王羲之一生中沒(méi)有寫過(guò)的字，機(jī)器人也可以按照“書圣”的風(fēng)格寫出來(lái)。如果這個(gè)機(jī)器人能手把手地教你領(lǐng)略

6、書法的精髓，你是不是也能把毛筆字寫得很漂亮呢？ 2.2 選題 參加機(jī)器人創(chuàng)意比賽的參賽隊(duì)要提交一件符合主題的創(chuàng)意作品。 創(chuàng)意是提出新鮮的想法、主意，也可以說(shuō)是解決某個(gè)問(wèn)題的奇思妙想。 本屆比賽的主題是“我的學(xué)習(xí)伙伴”?！盎锇椤敝傅氖菣C(jī)器人；“學(xué)習(xí)”指的是它能起作用的領(lǐng)域。就是說(shuō)，作為創(chuàng)意作品的機(jī)器人要能在改善學(xué)習(xí)方式、提高學(xué)習(xí)效率方面起到作用，真正成為人們難以割舍的學(xué)習(xí)伙伴。 學(xué)習(xí)是終身的事，要學(xué)的東西很多，但人們并不是用相同的方法來(lái)學(xué)習(xí)的。我們把這些不同的方法叫做“學(xué)習(xí)方式”。很多人通過(guò)看、聽、讀、寫、動(dòng)或玩結(jié)合的方式來(lái)學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)新知識(shí)和技能方面，也許機(jī)器人真能一展身手呢！為了選擇合適的題

7、目，參賽隊(duì)首先要考慮的是： « 在我們的學(xué)習(xí)中還存在什么問(wèn)題？這些問(wèn)題可以用機(jī)器人來(lái)解決嗎？如果有，那么， « 別人想到過(guò)這些事嗎？如果別人沒(méi)有想到，那么， « 這些事能做嗎？如果有可能，那么， « 我們能讓機(jī)器人來(lái)做這些事嗎？如果能，那么，選擇一件你們覺(jué)得最有把握的事繼續(xù)做下去。如果你們已經(jīng)有了一些想法，再想一想： « 你們的方案能使學(xué)習(xí)更容易或更有趣嗎？ « 它能幫助你自己學(xué)習(xí)什么嗎？或者，能幫助你把自己知道的東西教給別人嗎？ « 在這個(gè)方案中是否必須用機(jī)器人？或者說(shuō)，用機(jī)器人有什么突出的優(yōu)點(diǎn)嗎？也許，你們能想到的別人都

8、已想過(guò)，甚至市場(chǎng)上已經(jīng)有了可用的產(chǎn)品，沒(méi)有關(guān)系，你們可以發(fā)揮自己的想象，讓你的機(jī)器人真正成為你的伙伴，為提高你或他人的學(xué)習(xí)效率發(fā)揮它的能力！ « 我們熟悉這些已有的機(jī)器人嗎？如果熟悉，那么想想 « 它在提高人們的學(xué)習(xí)效率上有什么缺陷嗎？如果有，那么， « 我們有更好的方法能讓機(jī)器人發(fā)揮作用嗎？如果有，那么，就用你們的方法改造這臺(tái)機(jī)器人吧！ 對(duì)于機(jī)器人，研究界一直有三個(gè)夢(mèng)想：像真的動(dòng)物一樣的仿生機(jī)器人；能夠自我復(fù)制的機(jī)器人；與人像朋友一樣合作的機(jī)器人。關(guān)于前兩者的研究已經(jīng)取得了很大突破。但截至目前，成為人類朋友的機(jī)器人仍然少見。讓機(jī)器人與人成為朋友，需要讓機(jī)器人具有

9、仿人的感知、推理和行動(dòng)能力。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的途徑，在于信息科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)的深度交叉。這也是當(dāng)前學(xué)術(shù)界的研究前沿和熱點(diǎn)。青少年同學(xué)們也來(lái)做點(diǎn)探索吧！ 同學(xué)們應(yīng)該在充分理解比賽主題涵義和選題范圍的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)課題研究，確定作品的制作方案后，再進(jìn)入課題的實(shí)施階段。一定要讓自己所遴選的項(xiàng)目在內(nèi)容和演示方面緊扣主題，貼合主題，在此前提下，圍繞自己最有心得或最感興趣的機(jī)器人（或機(jī)器人系統(tǒng)）抒發(fā)創(chuàng)意，表達(dá)創(chuàng)新。 本比賽不提倡同一個(gè)作品同時(shí)投送多個(gè)競(jìng)賽項(xiàng)目。 3 比賽規(guī)則 3.1 分組 比賽按小學(xué)組、中學(xué)組兩個(gè)組別進(jìn)行。參賽隊(duì)?wèi)?yīng)該在賽前完成作品的制作和搭建，參賽時(shí)攜帶作品赴現(xiàn)場(chǎng)，比賽的內(nèi)容為演示評(píng)審和公眾展示。

10、 每支參賽隊(duì)由不超過(guò) 3 名學(xué)生和2 名教練員（教師）。學(xué)生必須是截止到 2017 年 6 月底前仍然在校的學(xué)生。學(xué)生在教師指導(dǎo)下布展，并獨(dú)立演示和接受專家評(píng)委問(wèn)辯。問(wèn)辯階段場(chǎng)館封閉，僅允許學(xué)生隊(duì)員在場(chǎng)；教練員只能在布展時(shí)段之前和公眾展示階段入場(chǎng)指導(dǎo)。3.2 參賽作品的器材要求 參加競(jìng)賽的機(jī)器人作品，除不得選用污染環(huán)境、有害健康的器材外，原則上不限定器材。鼓勵(lì)小學(xué)組參賽作品盡量利用環(huán)?？稍偕牧?、或平時(shí)課外活動(dòng)的現(xiàn)成套材設(shè)計(jì)和搭建，力求節(jié)省成本，避免比賽的成人化傾向。提倡在中學(xué)組參賽作品中適當(dāng)采用自制器材，且機(jī)器人的創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、搭建、編程應(yīng)由學(xué)生親身實(shí)踐和完成。 3.3 參賽機(jī)器人作品應(yīng)該體現(xiàn)

11、七個(gè)要素 （1） 機(jī)器人的創(chuàng)意應(yīng)源于學(xué)生調(diào)查研究的結(jié)果； （2） 體現(xiàn)創(chuàng)意比賽的主題和機(jī)器人的內(nèi)涵； （3） 機(jī)器人流暢的演示動(dòng)作； （4） 科學(xué)性和一定的研究制作工作量；（5）研制過(guò)程和作品成果均體現(xiàn)出學(xué)生的主體性； （6） 制作機(jī)器人的過(guò)程要體現(xiàn)環(huán)保意識(shí)； （7） 規(guī)范的申報(bào)材料。 3.4 比賽程序 創(chuàng)意比賽分資格審查、初評(píng)和終評(píng)三個(gè)環(huán)節(jié)。3.4.1 申報(bào) 比賽通過(guò)“福建省青少年科技活動(dòng)中心網(wǎng)站”（以下簡(jiǎn)稱網(wǎng)站）的平臺(tái)申報(bào)，推行全程電子信息管理，實(shí)現(xiàn)申報(bào)和評(píng)審的無(wú)紙化。機(jī)器人創(chuàng)意比賽參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在規(guī)定的截止日期，通過(guò)網(wǎng)站在線提交申報(bào)資料，電子化申報(bào)材料的內(nèi)容包括：（1） 機(jī)器人創(chuàng)意比賽項(xiàng)目電子

12、申報(bào)表1份（紙質(zhì)申報(bào)表另交）； （2）機(jī)器人創(chuàng)意比賽項(xiàng)目研制報(bào)告1份。該報(bào)告的文字與圖表（外觀圖、結(jié)構(gòu)圖、原理圖等）共計(jì)不超過(guò)10頁(yè)。另附作品彩色照片，但數(shù)量不超過(guò)5幅；（3） 機(jī)器人動(dòng)作演示的視頻資料13分鐘；（注：本屆省賽暫不用向網(wǎng)站提交視頻，可在終評(píng)時(shí)向評(píng)委進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)演示）（4）項(xiàng)目研發(fā)所需材料清單一份； （5）項(xiàng)目運(yùn)行的完整程序設(shè)計(jì)（程序設(shè)計(jì)可以使用圖形程序設(shè)計(jì)），使用的語(yǔ)言不限。 是否按時(shí)、完整、規(guī)范地提供上述材料，將作為申報(bào)作品資格審查與項(xiàng)目初評(píng)的重要依據(jù)。凡未達(dá)到合格要求者，將被視為初評(píng)不合格，而取消參加全省終評(píng)的資格。 3.4.2 資格審查與初評(píng) 競(jìng)賽組委會(huì)和專家委員會(huì)將根據(jù)申報(bào)

13、資料對(duì)參賽作品進(jìn)行資格審查與初評(píng)。其結(jié)果將在網(wǎng)站公示。通過(guò)資格審查與初評(píng)的作品才被允許進(jìn)入全省終評(píng)階段。 3.4.3 現(xiàn)場(chǎng)布展 （1）獲得終評(píng)資格的參賽選手要為各自作品制作一塊 120 厘米（高）、90 厘米（寬，一律豎用）的展板（終評(píng)時(shí)展示KT板由組委會(huì)提供），供布展之用； （2）各參賽機(jī)器人作品的展臺(tái)面積不超過(guò) 2 平方米。 3.4.4 機(jī)器人的組裝與調(diào)試 在正式展示和問(wèn)辯前，組委會(huì)安排一定時(shí)間供參賽隊(duì)布展、組裝和調(diào)試作品。 3.4.5 終評(píng) 機(jī)器人創(chuàng)意比賽的終評(píng)包括作品展示、評(píng)審小組成員現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)辯。專家評(píng)委由競(jìng)賽組委會(huì)聘請(qǐng)的資深專家組成。在規(guī)定的展示時(shí)間內(nèi)，所有參賽選手均應(yīng)在展臺(tái)待命，不得

14、任意缺席。現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)辯 指終評(píng)階段，在指定的展示時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行分閉場(chǎng)區(qū)，除參賽選手外，其他人均不得進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，所有參賽選手均應(yīng)在展臺(tái)待命，不得任意缺席，以便接受專家評(píng)委的逐一現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)辯。每項(xiàng)作品有5分鐘的講解與演示時(shí)間，510分鐘的提問(wèn)交流時(shí)間。最終成績(jī)是在綜合初評(píng)、現(xiàn)場(chǎng)展示效果、終評(píng)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)辯表現(xiàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（見后），經(jīng)專家評(píng)委集體評(píng)議后做出的。競(jìng)賽組委會(huì)將在閉幕式上發(fā)布終評(píng)結(jié)果，并在網(wǎng)站上公示。4 作品的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)器人創(chuàng)意比賽按照表 1 所示的六項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分。表 1 機(jī)器人創(chuàng)意比賽作品的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)目 細(xì)目 滿分 作品評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 創(chuàng)意 創(chuàng)意新穎，有特色 25 目標(biāo) 1.目標(biāo)明確，契合主題 2.問(wèn)題帶有社會(huì)性和典型性，解決方案有可行性 20 工作量和完整性 1.作品申報(bào)的資料完整、規(guī)范 2.工作量適當(dāng)，由學(xué)生獨(dú)自或團(tuán)隊(duì)合作完成 20 設(shè)計(jì)制作 作品結(jié)構(gòu)合理巧妙，制作精良，能驗(yàn)證創(chuàng)意的可行性 15 現(xiàn)場(chǎng)展示 1.現(xiàn)場(chǎng)操作嫻熟、機(jī)器人演示過(guò)程完整 2.展板內(nèi)容簡(jiǎn)明，版式富有創(chuàng)意，視覺(jué)效果好 3.陳述清晰，問(wèn)辯回答正確，能反映對(duì)創(chuàng)意的深入理解 10 團(tuán)隊(duì)協(xié)作 1.團(tuán)隊(duì)分工明確，各司其職，團(tuán)結(jié)協(xié)作 2.項(xiàng)目成果由團(tuán)隊(duì)集體合作完成 10 5 獎(jiǎng)勵(lì) 按照高中、初中、