第十五屆福建省青少年機器人競賽

1、 第十五屆福建省青少年機器人競賽 機器人創(chuàng)意比賽主題與規(guī)則 1 關于機器人創(chuàng)意比賽 有興趣的在校中小學生機器人愛好者根據本主題與規(guī)則，花費 6 個月左右的時間，在課題導師或教練員的指導下，在學校、家庭、校外機器人工作室或科技實驗室，以個人或小組的方式，進行機器人的創(chuàng)意、設計、編程與制作，最后以驗證創(chuàng)意的機器人作品參加福建省青少年機器人競賽組委會舉辦的機器人創(chuàng)意比賽活動。 機器人創(chuàng)意比賽對于培養(yǎng)學生學習與綜合運用機器人技術、電子信息技術、工程技術，激發(fā)創(chuàng)新思維潛能，提高綜合設計和制作的能力極為有益。 2 主題 本屆機器人創(chuàng)意比賽主題定為“我的學習伙伴”，旨在促進青少年了解機器人技術在幫助人類獲取

2、知識方面的作用，并使得同學們在探索機器人知識、技能的過程中樹立終身學習的理念。 2.1 背景和內涵 隨著科學技術的發(fā)展，人類學習方式從遠古的“口耳相傳”到文字的產生，出現了狹義的文化學習形態(tài)。造紙術和活字印刷術使這種學習形態(tài)得到廣泛傳播和加速發(fā)展，閱讀成為近、現代社會中主導地位的學習方式。進入 20 世紀 90 年代以來，科技以前所未有的速度迅猛發(fā)展。計算機、多媒體和網絡成為工業(yè)時代向信息時代轉變的巨大杠桿，以驚人的速度改變著人們的工作、思維、交往和生活方式，并推動人類學習方式從工業(yè)時代迅速跨入信息時代，這是一場更加深刻也更加急劇的歷史變革，人類的智慧將會創(chuàng)造出與信息時代相適應的一套全新、高效

3、的學習模式，從而大大提高人類個體和整個社會的學習與創(chuàng)新能力。這場變革將使學習演變成為每個社會成員生活中最重要的組成部分，每個公民的學習生活質量成為衡量一個國家或民族現代化水平的一項重要標志。對教育的“剛需”促使我們的新伙伴機器人開始進入這一領域。 下面的三個機器人可以算成是它們的代表。 機器人教師 圖 1 機器人教師“薩亞” 圖 2 福州機器人教師 圖 1 所示為東京理科大學設計的機器人教師薩亞。薩亞的臉部皮膚后藏有 18 臺微型電機，可以使面部呈現出高興、驚訝、厭惡、害怕、悲傷、生氣共 6 種表情。她會講 300 個短語和 700 個單詞，可以對一些詞語和問題做出回應，她還可以學會講各種語言

4、。薩亞給一班 10 歲左右的學生講課，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，通過功能強大的傳感器還能靈敏地感知學生的生理反應，甚至還可以扮演“測謊高手”角色。此外一旦和“學生機”綁定，也可更清楚地了解學生對各個知識點的掌握情況。 外語學習機器人 圖3 外語學習機器人 NAO 從 2016 年 1 月起，歐洲 4 座城市將開始用機器人 NAO 來幫助四五歲的移民兒童學習這些上學必備的新技能，尤其是學習當地的語言，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習荷蘭語，在德國比勒費爾德幫助他們學習德語，在土耳其伊斯坦布爾幫

5、助他們學習英語。在課程開始之前，機器人會向孩子們解釋學習的內容。課程開始后，它會觀察孩子們的肢體語言，并在他們遇到困難時伸出援手。我們知道，一對一的教學比班級教學效果更好，但是使用人類教師的成本太高。機器人甚至還擁有一些人類不具備的優(yōu)勢例如，無限的耐心。它們可以不斷地重復同一件事，不管多少次都可以。 書法機器人 圖4 書法機器人 2015 年 8 月，香港大學開發(fā)了一個能夠書寫各種字體的機器人。它通過攝像頭抓取某一名家字帖的內容，錄入系統(tǒng)，再進行筆畫拆解、歸納總結，最終掌握該名家的書法風格。這樣一來，王羲之一生中沒有寫過的字，機器人也可以按照“書圣”的風格寫出來。如果這個機器人能手把手地教你領

6、略書法的精髓，你是不是也能把毛筆字寫得很漂亮呢？ 2.2 選題 參加機器人創(chuàng)意比賽的參賽隊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，也可以說是解決某個問題的奇思妙想。 本屆比賽的主題是“我的學習伙伴”?！盎锇椤敝傅氖菣C器人；“學習”指的是它能起作用的領域。就是說，作為創(chuàng)意作品的機器人要能在改善學習方式、提高學習效率方面起到作用，真正成為人們難以割舍的學習伙伴。 學習是終身的事，要學的東西很多，但人們并不是用相同的方法來學習的。我們把這些不同的方法叫做“學習方式”。很多人通過看、聽、讀、寫、動或玩結合的方式來學習。在學習新知識和技能方面，也許機器人真能一展身手呢！為了選擇合適的

7、題目，參賽隊首先要考慮的是： 在我們的學習中還存在什么問題？這些問題可以用機器人來解決嗎？如果有，那么， 別人想到過這些事嗎？如果別人沒有想到，那么， 這些事能做嗎？如果有可能，那么， 我們能讓機器人來做這些事嗎？如果能，那么，選擇一件你們覺得最有把握的事繼續(xù)做下去。如果你們已經有了一些想法，再想一想： 你們的方案能使學習更容易或更有趣嗎？ 它能幫助你自己學習什么嗎？或者，能幫助你把自己知道的東西教給別人嗎？ 在這個方案中是否必須用機器人？或者說，用機器人有什么突出的優(yōu)點嗎？也許，你們能想到的別人都已想過，甚至市場上已經有了可用的產品，沒有關系，你們可以發(fā)揮自己的想象，讓你的機器人真正成為你的

8、伙伴，為提高你或他人的學習效率發(fā)揮它的能力！ 我們熟悉這些已有的機器人嗎？如果熟悉，那么想想 它在提高人們的學習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器人發(fā)揮作用嗎？如果有，那么，就用你們的方法改造這臺機器人吧！ 對于機器人，研究界一直有三個夢想：像真的動物一樣的仿生機器人；能夠自我復制的機器人；與人像朋友一樣合作的機器人。關于前兩者的研究已經取得了很大突破。但截至目前，成為人類朋友的機器人仍然少見。讓機器人與人成為朋友，需要讓機器人具有仿人的感知、推理和行動能力。實現這一目標的途徑，在于信息科學與認知科學的深度交叉。這也是當前學術界的研究前沿和熱點。青少年同學們也來做點探

9、索吧！ 同學們應該在充分理解比賽主題涵義和選題范圍的基礎上，經過課題研究，確定作品的制作方案后，再進入課題的實施階段。一定要讓自己所遴選的項目在內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器人（或機器人系統(tǒng)）抒發(fā)創(chuàng)意，表達創(chuàng)新。 本比賽不提倡同一個作品同時投送多個競賽項目。 3 比賽規(guī)則 3.1 分組 比賽按小學組、中學組兩個組別進行。參賽隊應該在賽前完成作品的制作和搭建，參賽時攜帶作品赴現場，比賽的內容為演示評審和公眾展示。 每支參賽隊由不超過 3 名學生和2 名教練員（教師）。學生必須是截止到 2017 年 6 月底前仍然在校的學生。學生在教師指導下布展，并

10、獨立演示和接受專家評委問辯。問辯階段場館封閉，僅允許學生隊員在場；教練員只能在布展時段之前和公眾展示階段入場指導。3.2 參賽作品的器材要求 參加競賽的機器人作品，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。鼓勵小學組參賽作品盡量利用環(huán)保可再生材料、或平時課外活動的現成套材設計和搭建，力求節(jié)省成本，避免比賽的成人化傾向。提倡在中學組參賽作品中適當采用自制器材，且機器人的創(chuàng)意、設計、搭建、編程應由學生親身實踐和完成。 3.3 參賽機器人作品應該體現七個要素 機器人的創(chuàng)意應源于學生調查研究的結果； 體現創(chuàng)意比賽的主題和機器人的內涵； 機器人流暢的演示動作； 科學性和一定的研究制作工作量

11、；（5）研制過程和作品成果均體現出學生的主體性； 制作機器人的過程要體現環(huán)保意識； 規(guī)范的申報材料。 3.4 比賽程序 創(chuàng)意比賽分資格審查、初評和終評三個環(huán)節(jié)。3.4.1 申報 比賽通過“福建省青少年科技活動中心網站 HYPERLINK ”（以下簡稱網站）的平臺申報，推行全程電子信息管理，實現申報和評審的無紙化。機器人創(chuàng)意比賽參賽隊應在規(guī)定的截止日期，通過網站在線提交申報資料，電子化申報材料的內容包括：（1） 機器人創(chuàng)意比賽項目電子申報表1份（紙質申報表另交）； （2）機器人創(chuàng)意比賽項目研制報告1份。該報告的文字與圖表（外觀圖、結構圖、原理圖等）共計不超過10頁。另附作品彩色照片，但數量不超過

12、5幅；（3） 機器人動作演示的視頻資料13分鐘；（注：本屆省賽暫不用向網站提交視頻，可在終評時向評委進行現場演示）（4）項目研發(fā)所需材料清單一份； （5）項目運行的完整程序設計（程序設計可以使用圖形程序設計），使用的語言不限。 是否按時、完整、規(guī)范地提供上述材料，將作為申報作品資格審查與項目初評的重要依據。凡未達到合格要求者，將被視為初評不合格，而取消參加全省終評的資格。 3.4.2 資格審查與初評 競賽組委會和專家委員會將根據申報資料對參賽作品進行資格審查與初評。其結果將在網站公示。通過資格審查與初評的作品才被允許進入全省終評階段。 3.4.3 現場布展 （1）獲得終評資格的參賽選手要為各自

13、作品制作一塊 120 厘米（高）、90 厘米（寬，一律豎用）的展板（終評時展示KT板由組委會提供），供布展之用； （2）各參賽機器人作品的展臺面積不超過 2 平方米。 3.4.4 機器人的組裝與調試 在正式展示和問辯前，組委會安排一定時間供參賽隊布展、組裝和調試作品。 3.4.5 終評 機器人創(chuàng)意比賽的終評包括作品展示、評審小組成員現場問辯。專家評委由競賽組委會聘請的資深專家組成。在規(guī)定的展示時間內，所有參賽選手均應在展臺待命，不得任意缺席?，F場問辯 指終評階段，在指定的展示時間段內進行分閉場區(qū)，除參賽選手外，其他人均不得進入場區(qū)，所有參賽選手均應在展臺待命，不得任意缺席，以便接受專家評委的逐

14、一現場問辯。每項作品有5分鐘的講解與演示時間，510分鐘的提問交流時間。最終成績是在綜合初評、現場展示效果、終評現場問辯表現的基礎上，依據評分標準（見后），經專家評委集體評議后做出的。競賽組委會將在閉幕式上發(fā)布終評結果，并在網站上公示。4 作品的評分標準 機器人創(chuàng)意比賽按照表 1 所示的六項標準評分。表 1 機器人創(chuàng)意比賽作品的評分標準 項目 細目 滿分 作品評分標準 創(chuàng)意 創(chuàng)意新穎，有特色 25 目標 1.目標明確，契合主題 2.問題帶有社會性和典型性，解決方案有可行性 20 工作量和完整性 1.作品申報的資料完整、規(guī)范 2.工作量適當，由學生獨自或團隊合作完成 20 設計制作 作品結構合理巧妙，制作精良，能驗證創(chuàng)意的可行性 15 現場展示 1.現場操作嫻熟、機器人演示過程完整 2.展板內容簡明，版式富有創(chuàng)意，視覺效果好 3.陳述清晰，問辯回答正確，能反映對創(chuàng)意的深入理解 10 團隊協作 1.團隊分工明確，各司其職，團結協作 2.項目成果由團隊集體合作完成