虛擬機器人滅火-汪衛(wèi)軍課件

虛擬機器人滅火—汪衛(wèi)軍賽事概況第十屆NOC學生競賽項目虛擬機器人滅火

虛擬機器人滅火賽事概況第一階段3D虛擬仿真機器人滅火第二階段機器人現(xiàn)場主題創(chuàng)作總成績60%40%虛擬機器人滅火熱博機器人3D虛擬仿真系統(tǒng)軟件V1.0.0.0熱博HOTROBOT型教學機器人套裝競賽目標虛擬機器人滅火比賽旨在提高中小學生程序設計和機器人的應用能力。該競賽的表現(xiàn)形式是要求學生通過機器人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,決出優(yōu)勝者。通過該項目的實踐,旨在提高青少年對機器人濃厚興趣,開發(fā)學生的創(chuàng)新思維，提高青少年機器人硬件開發(fā)水平和軟件研發(fā)能力。虛擬機器人滅火競賽范圍小學組、初中組、高中組（含中職）。每支參賽隊伍限1名選手

虛擬機器人滅火比賽環(huán)境1.軟件環(huán)境：操作系統(tǒng)：Windows2000、WindowsXP （NetFramework2.0DirectX9.0c） 中任何一種（推薦WindowsXp）。仿真軟件：熱博RB-3DRSS虛擬機器人3D仿真系統(tǒng)軟件V1.0.0.0。編程軟件：熱博圖形化編程系統(tǒng)軟件V1.0.5虛擬機器人滅火2.硬件環(huán)境：（1）電腦硬件配置：CPU2.4GHZ以上，內存512G以上，顯卡64M支持3D硬件加速（推薦配置CPU3.0G，內存1G，顯卡128M支持3D硬件加速)。（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）。（3）熱博HOTROBOT教學型機器人比賽環(huán)境虛擬機器人滅火第一階段任務虛擬仿真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，在一套模擬平面結構的房間里運動，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。虛擬機器人滅火第一階段場地說明競賽場地地板為黑色的平整表面。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的區(qū)域。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。參賽選手可以用一些裝置來校正機器人在正方形中的位置。一旦啟動，它可以在競賽場地中向所希望的方向橫向或縱向運動。最終虛擬競賽場地以組委會當天提供為準。

起點搜救區(qū)域家具蠟燭虛擬機器人滅火說明:小學、初中組場地滅有白色搜救區(qū)域模擬家具有且只有一個，并且安放在蠟燭所在的房間。第一階段場地說明虛擬機器人滅火出發(fā)位置搜救區(qū)域4號1號2號3號門口識別白線黑色地板白色墻壁蠟燭火焰火焰識別圈模擬家具第一階段比賽規(guī)則虛擬機器人滅火出發(fā)小學組初中組高中組搜索房間滅火停止出發(fā)搜索房間滅火回家（回到出發(fā)點）停止出發(fā)搜索房間滅火搜救停止回家（回到出發(fā)點）機器人停在滅火的位置機器人停在出發(fā)位置機器人停在出發(fā)位置第一階段比賽規(guī)則虛擬機器人滅火◆各單項任務必須根據(jù)以上任務順序完成否則即整個任務失敗◆每個單項任務必須在其相應的順序和位置完成才能算該單項任務完成◆比賽過程中，任何一個單項任務失敗，則此次計時比賽結束，此次任務及其后的各單項任務均按失敗計時◆各單項任務失敗其時間均按照最長時間計時，并且不能獲得相應任務系數(shù)任務完成第一階段比賽規(guī)則虛擬機器人滅火任務劃分小學組初中組高中組滅火任務滅火任務回家任務滅火任務搜救任務回家任務任務目標：在3分鐘內機器人從啟始點出發(fā)，搜索房間找到火焰、熄滅火焰并停止任務目標：在3分鐘內機器人從啟始點出發(fā)，搜索房間找到火焰、熄滅火焰任務目標：機器人完成滅火任務后，在4分鐘內回到出發(fā)點停止，并且中途不得進入任何房間任務目標：在3分鐘內機器人從啟始點出發(fā)，搜索房間找到火焰、熄滅火焰任務目標：機器人完成搜救任務后，在4分鐘內回到出發(fā)點停止，并且中途不得進入任何房間任務目標：機器人完成滅火任務后，在3分鐘內到達搜救區(qū)域，然后走出滅火所在房間。機器人垂直投影全部走出房間NOC虛擬機器人滅火任務表任務描述小學初中高中滅火任務任務目標在3分鐘內機器人從啟始點出發(fā)，搜索房間找到火焰、熄滅火焰并停止在3分鐘內機器人從啟始點出發(fā)，搜索房間找到火焰、熄滅火焰在3分鐘內機器人從啟始點出發(fā)，搜索房間找到火焰、熄滅火焰計時階段從出發(fā)開始到滅火停止從出發(fā)開始到熄火從出發(fā)開始到熄火失敗因素機器人沒有出發(fā)、搜索房間失敗、找不到火焰、沒有到達火焰識別圈、沒有滅火、滅火后沒有停止、超時等機器人沒有出發(fā)、搜索房間失敗、找不到火焰、沒有到達火焰識別圈、沒有滅火、超時等機器人沒有出發(fā)、搜索房間失敗、找不到火焰、沒有到達火焰識別圈、沒有滅火、超時等失敗計時180鈔180鈔180鈔搜救任務任務目標

機器人完成滅火任務后，在3分鐘內到達搜救區(qū)域，然后走出滅火所在房間。機器人垂直投影全部走出房間計時階段

從滅火后開始到走出滅火所在房間。機器人垂直投影全部走出房間門口白線失敗因素

沒有到達搜救區(qū)域、沒有走出滅火房間、超時等失敗計時

180秒回家任務任務目標

機器人完成滅火任務后，在4分鐘內回到出發(fā)點停止，并且中途不得進入任何房間機器人完成搜救任務后，在4分鐘內回到出發(fā)點停止，并且中途不得進入任何房間時計階段

從滅完火開始到返回到出發(fā)點并且停止從走出滅火房間門口開始到返回到出發(fā)點并且停止失敗因素

沒有走出滅火房間、再次進入任何房間、沒有回到出發(fā)點并且停止、超時等再次進入任何房間、沒有回到出發(fā)點并且停止、超時等失敗計時

240秒240秒第一階段比賽規(guī)則1.機器人運行機器人必須是由計算機程序控制。機器人運行過程中可以碰撞接觸墻壁。高中組比賽中，將列入搜救和回家任務。機器人滅火后才能進行搜救。搜救區(qū)域放在火源房間中。機器人滅完火后，必須到達搜救區(qū)域（機器人的任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.熄滅蠟燭蠟燭在燃燒時不允許被碰倒，否則按未完成滅火任務處理。機器人必須完全進入蠟燭所在房間。機器人必須有部分或全部到達蠟燭所在的白色識別圈內。3.蠟燭位置由抽簽確定房間號。虛擬機器人滅火第一階段比賽規(guī)則4.競賽方式小學組完成滅火任務。初中組完成滅火、回家任務。高中組完成滅火、搜救、回家任務。5.時間限制機器人搭建、編程及調試:90分鐘/組。完成任務時間：滅火任務為3分鐘、搜救任務為3分鐘，滅火后回家為4分鐘虛擬機器人滅火第一階段比賽評分標準1.評分標準每次得分=600－實際時間×房間系數(shù)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）

。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)

滅火任務：超時視為任務失敗。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?；丶胰蝿眨簷C器人回家途中進入任何房間（機器人全部越過白線即為進入房間）、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即整個任務失敗。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)

虛擬機器人滅火第一階段比賽評分標準虛擬機器人滅火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。成功搜索1個房間，房間系數(shù)為1.00。成功搜索2個房間，房間系數(shù)為0.75。成功搜索3個房間，房間系數(shù)為0.50。成功搜索4個房間，房間系數(shù)為0.30。注：機器人搜索房間順序不限，機器人須全部越過門框白線進入房間內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。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?；丶視r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。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。第一階段比賽評分標準虛擬機器人滅火小學虛擬滅火方案虛擬機器人滅火有火不進房無火進房初中虛擬滅火方案虛擬機器人滅火有火不進房無火進房高中虛擬滅火方案虛擬機器人滅火有火不進房無火進房注意事項虛擬機器人滅火各單項任務必須根據(jù)任務順序完成否則即整個任務失敗。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)機器人搜索房間順序不限，機器人須全部越過門框白線進入房間內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。相關說明裁判宣布入場后5分鐘內，參賽隊員沒有入場。裁判宣布停止調試，參賽隊員未及時上交程序。比賽過程中隊員出現(xiàn)嚴重犯規(guī)事件。機器人完成規(guī)定的任務。規(guī)定的比賽時間用完。參賽選手主動宣布放棄。第一階段比賽得分占總成績的60％。虛擬機器人滅火第二階段現(xiàn)場主題制作選拔賽參賽隊伍依據(jù)組委會統(tǒng)一提供的機器人構件（全國決賽采用“杭州熱博科技有限的積木式機器人平臺—HOTROBOT”器材）按走孤島探索的主題依序進行現(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總分數(shù)的40%，與第一階段得分相加后為參賽隊伍的最終得分。最終得分最高者優(yōu)勝?，F(xiàn)場主題制作場地任務與場地要求現(xiàn)場主題制作

終點

起點

場地任務與場地要求整個比賽場地為白色燈箱布噴繪而成。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。起點：起點是邊長46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。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。生死轉盤：生死轉盤為一個直徑為4厘米的黑色圓點，位于交叉點上。機器人到達生死轉盤后開始原地旋轉360度，機器人在原地旋轉時不得脫離黑色轉盤，脫離該轉盤即任務失敗。多轉不得分。雷區(qū)：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。機器人整體通過雷區(qū)才能得分。沼澤：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左右厘米的木板組成，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。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，就得到終點得5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。

現(xiàn)場主題制作實際場地示意圖現(xiàn)場主題制作實際場地示意圖現(xiàn)場主題制作實際場地示意圖現(xiàn)場主題制作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厘米實際場地示意圖現(xiàn)場主題制作實際場地示意圖現(xiàn)場主題制作任務目標現(xiàn)場主題制作◆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。◆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獲得分數(shù)，重復通過同一得分點不重復得分）?！魴C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，該輪比賽結束?！羧蝿帐r，計時停止，計分結束，原先的得分有效。

任務目標現(xiàn)場主題制作◆小學組：必須完成生死轉盤任務，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：必須完成生死轉盤、雷區(qū)兩任務，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：必須完成生死轉盤、雷區(qū)、沼澤三任務，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)。）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。競賽用時：90分鐘/組別（在規(guī)定用時內可進行機器人搭建、編程、場地調試及程序調整。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。動作展示僅限一次，時長5分鐘/組別，按抽簽順序完成。競賽規(guī)則現(xiàn)場主題制作（1）動作展示用時：機器人由起點（整個機器人須全部落在起點黑色色塊內）啟動后開始計時至到達終點（機器人全部進入終點黑色色塊內并停止2秒以上）停止計時。（2）規(guī)定動作展示時間內，機器人按規(guī)定取得分數(shù)越高成績越好。評分標準現(xiàn)場主題制作相關說明◆該項比賽為現(xiàn)場搭建、現(xiàn)場編程、現(xiàn)場調試項目，不允許參賽選手帶任何計算機存儲介質（U盤、光盤、磁盤等）進場。不允許帶組裝完好的機器人套裝（機器人主機平臺應和種類積搭套件、傳感器分離，現(xiàn)場搭建）。違反規(guī)定且不聽裁判阻勸者判定比賽失敗?！粼谝?guī)定用時內可進行機器人搭建、編程、程序導入、場地調試及程序調整。◆成績計算：總成績=虛擬滅火得分×60%+機器人現(xiàn)場主題創(chuàng)作得分×40%。◆比賽成績以得分高的為勝；得分相同看時間，以機器人現(xiàn)場主題創(chuàng)作用時少的為勝?，F(xiàn)場主題制作方案演示視頻現(xiàn)場主題制作機器人搭建杭州熱博科技RB-3DRSS仿真系統(tǒng)機器人編輯環(huán)境下可以使用部件庫中提供的機器人部件自由搭建機器人。傳感器安裝用戶可自由選擇機器人及其傳感器配件，進行機器人搭建，如：灰度傳感器、紅外測障傳感器等可進行檢測距離和角度的調節(jié)。杭州熱博科技RB-3DRSS仿真系統(tǒng)機器人程序編輯與運行虛擬仿真環(huán)境下可以導入編輯好的機器人與場地，通過機器人程序設置模擬現(xiàn)實機器人運行。杭州熱博科技RB-3DRSS仿真系統(tǒng)仿真內C語言編輯器杭州熱博科技RB-3DRSS仿真系統(tǒng)圖形化編程環(huán)境杭州熱博科技圖形化編程系統(tǒng)圖形化編程環(huán)境－－馬達轉動設置完成機器人的前進、倒退、轉彎、原地轉等動作。0、1號電機分別代表機器人的左、右電機（默認情況）。通過功率大小滾動條的拖拉或者功率數(shù)值輸入框的輸入可以設定電機的運行功率。無