2014年第十二屆福建省青少年機器人競賽

2014年第十二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(guān)于機器人創(chuàng)意比賽

機器人創(chuàng)意比賽是基于每年一度的福建省青少年機器人競賽的主題與規(guī)則，組織在校中小學(xué)生機器人愛好者，花費6個月左右的時間，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(shè)計、編程與制作，最后提交機器人實體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(xué)生學(xué)習(xí)與綜合運用機器人技術(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)計和制作的能力極為有益。

本屆比賽規(guī)則在終評階段的現(xiàn)場問辯環(huán)節(jié)有重要變更，希望閱讀時特別予以注意。

2主題——“助老助殘機器人”

2.1主題簡介

“助老助殘機器人”與第十三屆FLL比賽“關(guān)愛老人”、創(chuàng)意比賽“社區(qū)志愿者”的這兩個主題是互有關(guān)聯(lián)的，在機器人的概念上存在交集，因此可以說是上述兩個主題的延續(xù)和深化。本主題對促進學(xué)生創(chuàng)意和制作機器人代替人類，實現(xiàn)對老齡人士和殘疾人士的關(guān)心，履行服務(wù)社區(qū)的具體行動有現(xiàn)實意義。

如所周知，老齡化己成為21世紀的全球性趨勢。隨著改革的深化和社會進步，我國也步入了老齡化的社會。我國人口的基數(shù)大，老齡化更將面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

在世界上有5億多殘疾人，加上他們的親屬，約占總?cè)丝诘?／4。由于自身殘疾和外界環(huán)境障礙，他們中有些人生活無法自理，有些人運動功能存在殘障，在不同程度上影響到生活的質(zhì)量。

本屆機器人創(chuàng)意比賽主題選定為“助老助殘機器人”，旨在促進青少年走近行動不便，生活困難的老齡人和殘疾人。貼近這類弱勢群體的生活，初步學(xué)習(xí)和調(diào)查他們特殊的生存狀況，喚醒青少年的社會意識和良知，學(xué)會從關(guān)心他人的角度思考問題，激發(fā)創(chuàng)新靈感，借助助老助殘機器人之“筆”勾畫和諧社區(qū)、幸福家庭新生活的藍圖，讓機器人更好地為人類服務(wù)。這對塑造和諧社會的核心價值觀，提升青少年的社會責任感，培養(yǎng)健全的人格具有一定意義。

2.2課題研究

（1）主題的涵義

按照聯(lián)合國的標準，某地區(qū)65歲以上老齡人超過總?cè)丝诘?%，該地區(qū)即可視為進入老齡化社會。據(jù)2011年第六次人口普查統(tǒng)計，我國有1.1億老齡人，占總?cè)丝诘?.7%。預(yù)計到2020年將達1.67億人，約占全世界老齡人口6.98億人的24%。青少年在不久的未來勢必面臨來自老齡人生存和服務(wù)方式的嚴峻挑戰(zhàn)。

殘障人士是指在心理、生理方面不正常，或身體結(jié)構(gòu)的某些功能不健全，無法以正常方式從事某些活動能力的人。據(jù)2008年統(tǒng)計的結(jié)果，我國殘疾人數(shù)約為8296萬人，占總?cè)丝诘?.3%。殘疾人也是社會公民，都享有與其他公民平等的權(quán)利，殘疾人事業(yè)的水平是社會文明、進步的標志之一。提高大量殘疾人群生活質(zhì)量的任務(wù)不可小覷。

那么，反觀我國中小學(xué)生對助老助殘問題的認識如何呢？

我國國情是絕大多數(shù)的中小學(xué)生都是獨生子女。他們往往是家庭的中心，他們自己也習(xí)慣從個人的角度觀察和處理問題，缺少替長輩著想，為他人服務(wù)的思維。本主題的內(nèi)涵就是在創(chuàng)意和制作機器人的過程中，要求隊員了解老齡人和殘疾人的行動困難、心理障礙和需求，在此基礎(chǔ)上或施以護理康復(fù)治療，或改善運動功能，或增強機能，從而學(xué)會人文關(guān)懷，領(lǐng)悟換位思考，體驗社會另一類人群的喜怒哀樂。

助老助殘，服務(wù)的對象是“老齡人”和“殘疾人”。因為這是一批特殊的群體，所以機器人在設(shè)計構(gòu)思、結(jié)構(gòu)特點、運動配置方面應(yīng)該有別于傳統(tǒng)的“產(chǎn)業(yè)機器人”和“服務(wù)機器人”，對他們的生理特點，運動功能的下降、缺失或喪失需要有深入的認識和細致的研究。

另一方面，助老助殘，“助”就是付諸行動，在行動中體現(xiàn)機器人鮮明的特點和多樣性。老齡人的生活需求既有精神層面的，也有生活層面的內(nèi)容。殘疾人在視力、聽力、言語、肢體方面需要增強或者矯正，甚至多重殘疾疊加在一起。我國人均收入不高，殘疾人事業(yè)的起點低、基礎(chǔ)弱，凸顯出青少年助老助殘機器人的創(chuàng)新思路應(yīng)該另辟蹊徑，既滿足功能要求，又物美價廉。

機器人具備三個根本屬性：具有腦、手、腿的個體；具有感知能力；具有作業(yè)功能。本屆比賽的機器人作品必須具有這三個基本屬性，同時又將它們的應(yīng)用限制在“助老助殘”的范疇內(nèi)。創(chuàng)意的重點不宜以主題背景編造故事或者情節(jié)，這樣做反而會稀釋機器人的創(chuàng)新點，要著力表現(xiàn)機器人特殊的要素、內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)，以及內(nèi)在蘊含的科學(xué)原理。

（2）選題范圍

“助老助殘機器人”的選題相當很寬泛，可謂多姿多彩，很適合作為中小學(xué)生機器人創(chuàng)意的主題。

從廣義來理解“老齡人和殘疾人”，首先他們中的很多人都在過著正常人的生活，需要承擔各種家務(wù)事，清潔、清洗、保安、炊事、益智、娛樂、幼教等等都可以被納入選題的范疇。

另一方面，“老齡人和殘疾人”也有特殊需求，而且隨著時代的演進需求也在發(fā)生變化。在選題階段，隊員應(yīng)該充分利用助老助殘服務(wù)的多樣性，從中提煉機器人所要參與和滿足的獨特功能，查明它們具體的科學(xué)原理、機理、機制、結(jié)構(gòu)，歸納出機器人的創(chuàng)新點。必須把機器人的創(chuàng)新點聚焦在“老”和“殘”上，新穎性才會比較突出。

與助老助殘機器人相關(guān)的特殊選題大致有以下幾個方面：

監(jiān)護機器人：有些重癥“老殘者”失去自理能力，需要臥床或加強病癥的監(jiān)視與護理，例如在病床上的變換體位、換乘、起臥、入浴、如廁、進食等等。在這些應(yīng)用場合，機器人充當護工的角色。

康復(fù)機器人：指恢復(fù)身體機能，促進患者自主訓(xùn)練和治療的專用機器人，如用于改善四肢運動功能，防止功能減退，受傷關(guān)節(jié)的恢復(fù)性訓(xùn)練，步行訓(xùn)練等等。

醫(yī)療機器人：外科手術(shù)、手術(shù)輔助（術(shù)前定位導(dǎo)航）、診斷、顯微手術(shù)機器人等等。

假肢：對應(yīng)上肢截肢稱為“假臂”，下肢截肢稱為“假腿”。過去的假肢主要考慮外觀和裝飾性，隨生活質(zhì)量的改善，現(xiàn)在正向作業(yè)型和能動型發(fā)展。

智能輪椅或其他步行機器人：承載老殘患者，用機器的移動代替步行功能，或者在骨折、中風后訓(xùn)練肌肉力量的步行支援設(shè)備。

輔助犬：包括導(dǎo)盲犬、導(dǎo)聽犬、護理犬，它們可分別為視力、聽力、肢體功能喪失的患者提供服務(wù)。

可穿戴式助力機器人：是將人體和外骨骼機器人結(jié)合，通過下肢實現(xiàn)運動控制，為下肢提供助力的一種機器人。它可以提高或者擴展老殘者的負荷能力、運動機能。例如負重更大，行走強度更高，耐久時間更長等，也可以為殘疾人提供治療和矯形。

精神慰藉機器人：安慰老齡人心理，豐富精神生活的機器人。例如機器寵物。

在充分理解比賽主題涵義和選題范圍的基礎(chǔ)上，經(jīng)過課題研究，確定作品的制作方案后，就可以進入課題的實施階段。一定要讓自己所遴選的項目在主題和演示內(nèi)容方面緊扣主題，貼合主題，在此前提下，圍繞自己最有心得的，或者最感興趣的機器人（或機器人系統(tǒng)）形式抒發(fā)創(chuàng)意，表達創(chuàng)新。創(chuàng)新點不必貪多，突出一個或兩個深入研究即可，避免精力陷入編排故事、構(gòu)造情節(jié)的誤區(qū)。

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(xué)組、初中組、高中組三個組別進行。參賽隊應(yīng)該在賽前完成參賽作品的制作和搭建，屆時攜帶作品赴現(xiàn)場，比賽的內(nèi)容為演示評審和公眾展示。

每個項目參與學(xué)生不多于2名，學(xué)生在教師指導(dǎo)下布展，并獨立演示和接受專家問辯。問辯階段場館封閉，僅允許學(xué)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(dǎo)。

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(xué)組參賽作品盡量利用環(huán)?？稍偕牧?、或平時課外活動的現(xiàn)成套材設(shè)計和搭建，力求節(jié)省成本，避免比賽的成人化傾向。提倡在初、高中組參賽作品中一定程度采用自制器材，且機器人的創(chuàng)意、設(shè)計、搭建、編程應(yīng)由學(xué)生獨立或集體親身實踐和完成。

3.3參賽機器人作品應(yīng)該體現(xiàn)六個要素

（1）符合創(chuàng)新比賽的主題，正確體現(xiàn)機器人的內(nèi)涵；

（2）在契合主題的前提下，機器人演示的完整性和創(chuàng)意的新穎性；

（3）科學(xué)性和一定的研究制作工作量；

（4）研制過程和作品成果均體現(xiàn)出學(xué)生的主體性；

（5）注重機器人的外觀設(shè)計、制作工藝、觀賞性；

（6）規(guī)范的申報材料。

3.4機器人創(chuàng)意比賽程序創(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

機器人創(chuàng)意比賽參賽隊應(yīng)在規(guī)定截止日期，向競賽組委會提交申報資料，申報資料均以電子化形式提交，比賽通過福建省青少年科技活動中心網(wǎng)站在線提交申報資料，推行全程電子信息管理，實現(xiàn)申報和評審的無紙化。電子化申報材料的內(nèi)容包括：

（1）機器人創(chuàng)意比賽項目電子申報表1份（紙質(zhì)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(jié)構(gòu)圖、原理圖等）共計不超過5頁。另附作品彩色照片、但數(shù)量不超過5幅；

（3）機器人動作演示的視頻資料1～3分鐘；（注：本屆省賽暫不用向網(wǎng)站提交視頻，可在終評現(xiàn)場向評委進行演示）

（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(shè)計（程序設(shè)計可以使用圖形程序設(shè)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(jù)。凡未達到合格要求者，將被視為初評不合格，而取消參加省賽終評的資格。

3.4.2資格審查與初評

競賽組委會和專家委員會將根據(jù)申報資料對參賽作品進行資格審查與初評。其結(jié)果將在網(wǎng)站公示。通過資格審查與初評的作品才被允許進入省賽終評。3.4.3現(xiàn)場布展

（1）獲得終評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）的作品展示板（展示KT板由組委會提供），供展示使用；

（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(diào)試

正式展示和問辯前，組委會安排一定時間段供參賽隊布展、組裝和調(diào)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、專家評委現(xiàn)場問辯。

（1）現(xiàn)場問辯

機器人創(chuàng)意比賽的終評包括作品展示和現(xiàn)場問辯?，F(xiàn)場問辯：在終評的指定期間段內(nèi)分閉場區(qū)，除參賽選手外，其他人均不得進入場區(qū)，所有參賽選手應(yīng)在展臺旁待命，以便接受專家評委的現(xiàn)場問辯。選手有5分鐘的講解與演示時間，問辯時間通常為5～10分鐘。最終成績是在綜合初評、現(xiàn)場展示效果、終評問辯表現(xiàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)評分標準（見后），經(jīng)專家評委集體評議后做出的。組委會將在閉幕式上發(fā)布終評結(jié)果，并在網(wǎng)站上公示。4機器人創(chuàng)意比賽作品的評分標準

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

項目細目權(quán)重作品評分標準創(chuàng)意新穎性、獨立性、特色，有一個創(chuàng)新點或多個創(chuàng)新點25%目標1.目標明確，契合主題，選題有新穎性

2.問題帶有社會性和典型性，解決方案有可行性25%工作量和完整性1.作品申報的資料完整、按時、規(guī)范

2.工作量.適當，由學(xué)生獨立或團隊合作完成15%設(shè)計制作1.作品結(jié)構(gòu)合理巧妙，制作精良15%操作表達1.現(xiàn)場操作嫻熟、機器人演示過程完整

2.展板內(nèi)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%精神團隊1.團隊分工明確，各司其職，團結(jié)協(xié)作

2.項目成果由團隊集體合作完成10