1、1第十八届中国青少年机器人竞赛机器人综合技能比赛主题与规则1 机器人综合技能比赛简介机 器 人 综 合 技 能 比 赛 是 中 国 青 少 年 机 器 人 竞 赛 项 目 之 一 。 其 活 动 对 象 为 中 小学 生 ， 要 求 参 加 比 赛 的 代 表 队 在 现 场 自 行 拼 装 机 器 人 、 编 制 机 器 人 运 行 程 序 、 调 试和 操 作 机 器 人 。 参 赛 的 机 器 人 是 程 序 控 制 的 ， 可 以 在 赛 前 公 布 的 竞 赛 场 地 上 ， 按 照本 规 则 进 行 比 赛 活 动 。在中国青少年机器人竞赛中设置机器人综合技能比赛的目的是检验青少年
2、对 机 器 人 技 术 的 理 解 和 掌 握 程 度 ， 激 发 我 国 青 少 年 对 机 器 人 技 术 的 兴 趣 ， 培 养 动手 、 动 脑 的 能 力 。2 比赛主题本届机器人综合技能比赛的主题为“海洋开发”。海 洋 是 地 球 上 最 广 阔 的 水 体 ， 自 古 以 来 人 类 就 与 海 洋 有 着 密 切 的 联 系 ， 海 洋能 源 、 资 源 的 开 发 与 利 用 ， 是 人 类 维 持 自 身 的 生 存 与 发 展 ， 拓 展 生 存 空 间 的 可 行 途径 。 人 类 的 海 洋 经 济 活 动 以 及 建 立 的 海 洋 经 济 关 系 ， 经 历 了
3、一 个 漫 长 的 历 史 发 展 过程 ， 如 今 向 海 洋 进 军 ， 开 发 利 用 海 洋 资 源 ， 成 为 现 今 扩 大 人 类 生 存 空 间 、 增 加 资 源储 备 的 重 要 出 路 。 世 界 各 国 对 海 洋 资 源 和 开 发 高 度 关 注 ， 不 断 强 化 海 洋 发 展 战 略 ，运 用 高 科 技 进 行 海 洋 的 开 发 与 管 理 。 中 国 正 是 这 样 一 个 海 洋 国 家 ， 而 且 是 世 界 上 最早 开 发 、 利 用 海 洋 ， 发 展 海 洋 经 济 的 国 家 之 一 。海 洋 开 发 可 分 为 海 洋 油 气 资 源 、
4、 生 物 资 源 、 海 洋 能 源 、 海 水 综 合 利 用 和 海 洋环 境 保 护 等 专 项 开 发 技 术 。 现 代 海 洋 开 发 活 动 中 ， 海 洋 石 油 、 天 然 气 的 开 发 、 海 洋捕 捞 属 于 已 成 熟 的 产 业 ， 正 在 进 行 技 术 改 造 和 进 一 步 扩 大 生 产 。 海 水 淡 化 、 潮 汐发电、海底隧道等正在迅速发展，因此海洋开发具有极大的发展前景。本 届 比 赛 就 是 用 机 器 人 模 拟 海 洋 资 源 开 发 ， 加 深 青 少 年 对 海 洋 这 个 大 宝 库 的了 解 ， 培 养 青 少 年 的 海 洋 、 海
5、权 意 识 和 科 技 探 索 能 力 。3 比赛场地与环境3.1 场地图1是比赛场地的示意图，待命区的位置只是示意。23.2 赛场规格与要求图1 比赛场地示意图321 机器人比赛场内部是拼装块拼接而成。场地四周装有白色木质围栏， 栏高2 00mm， 厚 1520mm 。 为 提 高 参 赛 队 应 变 能 力 ， 正 式 比 赛 的 场 地 会 有 变 化 ， 场 地 长 度 为 3-6米 ， 宽 度 2-4米 ； 基 础 拼 装 块 为 用 厚 15 20mm、 长 500mm、 宽 500mm 的 木 工 板 ， 有 可 能 进 行 100%-200%的 等 比 例 放 大 ， 场 地
6、道 具 尺 寸 不 变 。 淡 蓝 色 的8块 拼 装 块 可 换 。 第 4节中所述的机器人要完成的任务一般分布在场地周围的固定拼 装 块 上 。322 两种拼装块刷白色亚光漆；用黑色亚光漆画出（或用黑色胶纸粘贴） 宽度为2025mm的引导线；以下凡是涉及黑线的尺寸，均指其中心线。固定拼装块上的引导线是连接对边中点的直线。可换拼装块的图形在赛前公布。323 每 个 固 定 拼 装 块 被 黑 色 引 导 线 分 为 东 北 、 东 南 、 西 南 、 西 北 四 个 分 区 。324 场上有一块长500mm、宽500mm刷 白 色 亚 光 漆 的 锥 台 ， 是 机 器 人 的 待命 区 ，
7、 如 图 2所 示 。 机 器 人 要 从 待 命 区 启 动 ， 完 成 任 务 后 还 要 回 到 待 命 区 。 锥 台上 虽 画 有 黑 色 引 导 线 ， 但 机 器 人 可 以 从 任 何 一 边 上 下 。图 2 锥台尺寸（mm ）3325 在黑色引导线的十字或丁字交叉处，可能会出现5 0mm50mm 的 深 蓝色转弯标志。机器人在遇到转弯标志时的正确动作方式如图3所示。图3 转弯标志及允许的出路口行驶方向326 往届机器人竞赛中所用的部分可换拼装块的图形可能沿用，但也会有一些新的图形。有些可换拼装块上可能有6mm高的突起、坡度约12的坡道、宽320mm高320mm的涵洞，也可能
8、会出现没有引导线的空白拼装块等。327 比赛场地尺寸的允许误差是 5mm ，拼装块尺寸的允许误差是 3mm， 对此，参赛队设计机器人时必须充分考虑。328 拼 装 的 场 地 尽 可 能 平 整 ， 但 接 缝 处 可 能 有 2mm的 高 低 差 和 2mm的 间隙。329 待命区、转弯标志的位置、非十字引导线拼装块的图形以及位置和方向 ， 等 等 ， 在 赛 前 准 备 时 公 布 。 场 地 一 经 公 布 ， 在 该 组 别 的 整 个 比 赛 过 程 中 不 再 变化 。3.3 赛场环境机 器 人 比 赛 场 地 环 境 为 冷 光 源 、 低 照 度 、 无 磁 场 干 扰 。 但
9、 由 于 一 般 赛 场 环 境的 不 确 定 因 素 较 多 ， 例 如 ， 场 地 表 面 可 能 有 纹 路 和 不 平 整 ， 边 框 上 有 裂 缝 ， 光 照 条件 有 变 化 等 等 。 参 赛 队 在 设 计 机 器 人 时 应 考 虑 各 种 应 对 措 施 。4 可能的机器人任务及得分以 下 描 述 任 务 不 一 定 同 时 出 现 在 比 赛 场 地 上 。 这 些 任 务 也 只 是 对 生 活 中 的 某些 情 景 的 模 拟 ， 切 勿 将 它 们 与 真 实 生 活 相 比 。4.1 扬帆起航411 机器人从锥台上驶下，进入某个十字线拼装块的某个分区并停下至少2
10、秒钟。412 进入分区的含义是机器人与该分区内（不含黑色引导线）的地面接触。413 机 器 人 进 入 规 定 的 分 区 后 ， 如 果 与 地 面 的 所 有 接 触 点 （面） 均在该分区内得60分 ； 如 果 有 部 件 与 该 分 区 外 的 地 面 接 触 ， 每 个 接 触 点 （面） 扣 10分 ， 扣 完为 止 ， 机 器 人 离 开 该 分 区 裁 判 员 计 分 。414 扬帆起航不一定为第一个完成的任务。415 获得50分就算完成“扬帆起航”任务。44.2 浮标投掷421 “浮 标 ”模 型 采 用 乒 乓 球 来 表 示 ， “浮 标 底 座 ”模 型 采 用 木 质
11、 ， 浮 标 底座 模 型 如 图 4所示。图4 浮标底座模型422 机器人要按规定从待命区共计携带最多4个 浮 标 出 发 ， 分 别 放 到 拼 装 块上 的 浮 标 底 座 处 ， 机 器 人 在 整 个 过 程 中 不 得 触 碰 底 座 ， 若 触 碰 底 座 ， 该 任 务 结 束 ，5机器人离开该拼装块后先前投入的浮标得分有效。423 成 功 放 置 浮 标 的 标 准 是 浮 标 放 置 在 指 定 拼 装 块 内 的 浮 标 底 座 上 ， 并 且 不能 掉 落 ， 掉 落 的 浮 标 不 能 再 使 用 。 每 成 功 放 置 一 个 浮 标 记 30分 ， 机 器 人 完
12、 全 离 开最 后 一 个 任 务 拼 装 块 记 分 。424 获得50分就算完成“浮标投掷”任务。4.3 捕获鱼群431 在某个十字拼装块内随机散落着8个 “小 鱼 ”代 表 鱼 群 ， 小 鱼 模 型 采 用直 径 30mm、 高 18mm的 腰 鼓 形 圆 柱 ， 重 约 10g，如图5所示。机器人需要进入该任务拼装块，将散落在拼装块内的鱼群捕获。432 机器人将鱼群捕获，放在机器人身上，小鱼与地面没有接触且机器人脱离该任务拼装块后，每个计10分。433 机器人只需捕获5条 小 鱼 就 算 完 成 了 捕 获 鱼 群 任 务 。 机 器 人 也 可 以 继 续捕 获 ， 争 取 高 的
13、 得 分 。434 鱼群在拼装块内的位置，由裁判员随机散落。4.4 躲避冰山图5 小鱼示意图441 在某个十字拼装块中有5根直径40mm，高为 100mm的木质圆柱代表冰山 ， 如 图 6所示，冰山的位置在赛题中给出。442 要 求 机 器 人 沿 黑 色 引 导 线 从 拼 装 块 的 一 口 进 入 ， 从 另 一 口 出 去 ， 穿 越 冰山 所 在 拼 装 块 ， 穿 越 过 程 中 不 能 与 冰 山 触 碰 ， 否 则 该 任 务 不 得 分 。443 成功躲避冰山记60分，完成此项任务。64.5 管道铺设图6 冰山示意图451 管道槽和管道示意图如图7所 示 ， 管 道 尺 寸
14、为 直 径 4cm， 长 10cm的圆柱体 ， 管 道 槽 长 25cm， 管 道 槽 一 端 封 闭 ， 一 端 开 口 ， 两 个 管 道 的 位 置 由 赛 题 公 布 。452 机器人沿黑色引导线从十字线拼装块的一口进入，将两段管道放入管道 槽 内 ， 每 放 入 一 个 计 20分 ； 两 段 管 道 放 入 管 道 槽 后 ， 需 进 行 管 道 拼 接 ， 要 求 机器 人 调 整 管 道 位 置 ， 使 两 个 管 道 都 位 于 管 道 槽 开 口 3cm以 内 ， 完 成 管 道 拼 接 计 20 分。机器人完全脱离该任务拼装块，裁判员计分，再次进入无效。453 从管道槽上
15、掉落到地面的管道不再使用。454 获得50分就算完成管道铺设任务。74.6 定点巡航图7 管道槽和管道示意图461 机器人沿黑色引导线从非十字线拼装块的一口进入，从另一口出去， 如 果 遇 到 转 弯 标 志 ， 应 按 3.2.5的 规 定 通 过 。 完 成 定 点 巡 航 任 务 可 与 其 它 任 务 混 合完 成 ， 也 可 以 在 定 点 巡 航 任 务 中 通 过 十 字 线 拼 装 块 。 如 果 不 指 定 定 点 巡 航 任 务 ， 通 过 所 有 非 十 字 线 拼 装 块 和 转 弯 标 志 均 不 记 分 ， 但 错 误 通 过 转 弯 标 志 要 扣 分 。462
16、通过一个非十字拼装块记8分，通过一个转弯标志记5分，通过转弯标志 不 正 确 一 次 扣 3分。463 获得50分就算完成“定点巡航”任务。4.7 神秘任务该任务的具体要求由比赛现场赛题中给出，要求机器人可能具备基本的巡线、放置、声光指示等功能，即可完成此任务。4.8 安全返航481 比赛结束前，机器人携带或不携带小鱼回到待命区，安全返航必须为竞赛最后一个完成的任务。482 安全返航的标准是机器人及所携带的模型登上锥台并不再运动，且与锥 台 以 外 的 任 何 表 面 （含围栏表面） 没 有 接 触 。 机 器 人 完 成 任 务 过 程 中 通 过 待 命区 和 重 试 时 机 器 人 回
17、到 待 命 区 不 属 于 安 全 返 航 任 务 。483 机器人成功返回待命区记50分 ， 带 回 的 每 个 小 鱼 模 型 记 5分 ， 这 些 模 型8必须是机器人取自赛台上的模型，不是利用重试机会用手装到机器人上的模型。484 获得50分就算完成了安全返航任务。5 机器人本 节 提 供 设 计 和 构 建 机 器 人 的 原 则 和 要 求 。 参 赛 前 ， 所 有 机 器 人 必 须 通 过 检查 。 参 加 机 器 人 综 合 技 能 比 赛 的 机 器 人 限 用 竞 赛 组 委 会 指 定 的 机 器 人 套 材 。 只 要 有可 能 ， 也 允 许 套 材 的 混 合
18、使 用 。5.1 每支参赛队只能使用一台按程序运行的机器人。5.2 在 待 命 区 内 ， 机 器 人 外 形 最 大 尺 寸 不 得 超 过 长 250mm、 宽 250mm、 高300mm。在开始比赛后，机器人可以超出此尺寸限制。5.3 机 器 人 上 必 须 展 示 参 赛 队 编 号 。 在 不 影 响 正 常 比 赛 的 基 础 上 ， 机 器 人 可进 行 个 性 化 的 装 饰 ， 以 增 强 其 表 现 力 和 容 易 被 识 别 。5.4 每 台 机 器 人 所 用 的 控 制 器 、 电 机 、 传 感 器 及 其 它 结 构 件 ， 数 量 不 限 。 但机 器 人 的
19、控 制 器 、 电 机 、 传 感 器 必 须 是 独 立 的 模 块 。 机 器 人 的 重 量 不 得 超 过 3kg。5.5 机器人上的所有零部件必须可靠固定，不允许分离或脱落在场地上。5.6 为了安全，机器人所使用的直流电源电压不得超过12V。5.7 不允许使用有可能损坏竞赛场地的危险元件。5.8 机 器 人 必 须 设 计 成 只 用 一 次 操 作 （如 ， 按 一 个 按 钮 或 拨 一 个 开 关 ） 就能启动。5.9 机 器 人 必 须 能 原 地 旋 转 ， 旋 转 的 次 数 可 控 。 机 器 人 还 应 在 明 显 位 置 装 一个 可 见 光 LED（颜色不限），它
20、的开 /关应可控。5.10参赛队不得使用遥控调试并记录数据的方式完成编程。6 比赛6.1参赛队611 每支参赛队应由2名学生和1名 教 练 员 （教师或学生） 组 成 。 学 生 必 须 是截 止 到 2018年6月仍然在校的学生。612 参赛队员应以积极的心态面对和自主地处理在比赛中遇到的所有问题， 自 尊 、 自 重 ， 友 善 地 对 待 和 尊 重 队 友 、 对 手 、 志 愿 者 、 裁 判 员 和 所 有 为 比 赛 付 出 辛劳 的 人 ， 努 力 把 自 己 培 养 成 为 有 健 全 人 格 和 健 康 心 理 的 人 。6.2赛制6.2.1 机器人综合技能比赛按小学、初中
21、、高中三个组别分别进行。6.2.2 比赛不分初赛与复赛。组委会保证每支参赛队有相同的上场次数，且不 少 于 3次，每次均记分。6.2.3 比 赛 场 地 上 规 定 了 机 器 人 要 完 成 的 任 务 （在4.14.8的 任 务 中 选 定 ， 也9可能有一些临时设定的任务） 。 小 学 、 初 中 、 高 中 三 个 组 别 要 完 成 的 任 务 数 可 能不 同 。6.2.4 所 有 场 次 的 比 赛 结 束 后 ， 每 支 参 赛 队 各 场 得 分 之 和 作 为 该 队 的 总 成 绩 ， 按 总 成 绩 对 参 赛 队 排 名 。6.2.5 竞赛组委会有可能根据参赛报名和场
22、馆的实际情况变更赛制。6.3 比赛过程6.3.1 搭建机器人与编程6.3.1.1 搭建机器人与编程只能在准备区进行。6.3.1.2 参赛队的学生队员检录后方能进入准备区。裁判员对参赛队携带的器材进行检查，所有器材必须是散件，除控制器和电机可维持出厂时的状态外， 其 它 所 有 零 件 不 得 以 焊 接 、 铆 接 、 粘 接 等 方 式 组 成 部 件 。 队 员 不 得 携 带 U盘 、 光盘 、 无 线 路 由 器 、 手 机 、 相 机 等 存 储 和 通 信 器 材 。 所 有 参 赛 学 生 在 准 备 区 就 座 后 ， 裁判 员 把 场 地 图 和 比 赛 须 知 发 给 参
23、赛 队 。6.3.1.3 参赛学生打开计算机后，根据所用的器材，安装相应厂家的编程软件 。 参 赛 选 手 在 准 备 区 不 得 上 网 和 下 载 任 何 程 序 ， 不 得 使 用 相 机 等 设 备 拍 摄 比 赛场 地 ， 不 得 以 任 何 方 式 与 教 练 员 或 家 长 联 系 。6.3.1.4 参 赛 学 生 在 准 备 区 有 2小 时 的 搭 建 机 器 人 和 编 制 程 序 的 时 间 。 结 束后 ， 各 参 赛 队 把 机 器 人 排 列 在 准 备 区 的 指 定 位 置 ， 封 场 ， 上 场 前 不 得 修 改 程 序 和 硬件 设 备 。6.3.1.5
24、参赛队在每轮比赛结束后，允许在准备区简单地维修机器人和修改控制程序，但不能打乱下一轮出场次序。6.3.2赛前准备6.3.2.1 准 备 上 场 时 ， 队 员 领 取 自 己 的 机 器 人 ， 在 引 导 员 带 领 下 进 入 比 赛 区 。在 规 定 时 间 内 未 到 场 的 参 赛 队 将 被 视 为 弃 权 。6.3.2.2 上场的2名学生队员，站立在待命区附近。6.3.2.3 队员将自己的机器人放入待命区。机器人的任何部分及其在地面的投影不能超出待命区。6.3.2.4 到 场 的 参 赛 队 员 应 抓 紧 时 间 （不超过1分钟） 做好启动前的准备工作， 准 备 期 间 不 得
25、 启 动 机 器 人 ， 不 能 修 改 程 序 和 硬 件 设 备 。 完 成 准 备 工 作 后 ， 队 员 应 向裁 判 员 示 意 。6.3.3启动6.3.3.1裁判员确认参赛队已准备好后，将发出“5，4，3，2，1，开始”的倒 计 时 启 动 口 令 。 随 着 倒 计 时 的 开 始 ， 队 员 可 以 用 一 只 手 慢 慢 靠 近 机 器 人 ， 听 到10“开 始 ”命 令 的 第 一 个 字 ， 队 员 可 以 触 碰 一 个 按 钮 或 给 传 感 器 一 个 信 号 去 启 动 机 器人 。6.3.3.2 在“开始”命令前启动机器人将被视为“误启动”并受到警告或处罚。6
26、.3.3.3 机器人一旦启动，就只能受自带的控制器中的程序控制。队员一般不得接触机器人（重试的情况除外）。6.3.3.4启 动 后 的 机 器 人 不 得 故 意 分 离 出 部 件 或 把 机 械 零 件 掉 在 场 上 。 偶 然 脱落 的 机 器 人 零 部 件 ， 由 裁 判 员 随 时 清 出 场 地 。 为 了 策 略 的 需 要 而 分 离 部 件 是 犯 规 行为 。6.3.3.5 启 动 后 的 机 器 人 如 因 速 度 过 快 或 程 序 错 误 将 所 携 带 的 物 品 抛 出 场地 ， 该 物 品 不 得 再 回 到 场 上 。6.3.3.6 机器人进入某个有任务的
27、拼装块即为执行该任务的开始，一旦离开该 拼 装 块 即 为 执 行 任 务 的 结 束 ， 立 即 对 完 成 任 务 的 情 况 记 分 。 留 在 场 上 的 可 活 动的 任 务 模 型 可 由 队 员 移 至 不 影 响 机 器 人 运 动 的 场 边 或 场 外 ， 此 拼 装 块 不 再 是 有 任 务的 拼 装 块 。6.3.3.7机 器 人 在 进 入 任 务 拼 装 块 后 为 完 成 任 务 需 要 可 以 短 暂 脱 离 黑 色 引 导线，执行完动作后要回到原来的轨道上继续前进。6.3.3.8比赛中除了“定点巡航”任务外，不允许穿插其它任务。6.3.4重试6.3.4.1
28、机器人在运行中如果出现故障或未完成某项任务，参赛队员可以向裁判员申请重试。6.3.4.2 裁判员同意重试后，场地状态原则上保持不变。如果因为未完成某项任务而重试，该项任务所用的道具可以由参赛队员恢复到比赛开始前的状态。重试时，队员可将机器人搬回待命区，重新启动。6.3.4.3 每场比赛重试的次数不限。6.3.4.4 重试期间计时不停止，也不重新开始计时。重试前机器人已完成的任 务 有 效 ， 但 是 ， 如 果 参 赛 队 员 要 求 恢 复 某 项 任 务 的 道 具 ， 即 使 该 项 任 务 已 经 完 成或 部 分 完 成 ， 相 应 的 得 分 不 再 有 效 。6.3.5比赛结束6.3.5.1 每场比赛时间为150秒钟。6.3.5.2 参赛队在完成一些任务后，如不准备继续比赛，应向裁判员示意， 裁判员据此停止计时，结束比赛；否则，等待裁判员的终场哨音。6.3.5.3 裁判员吹响终场哨音后，参赛队员除应立即关断机器人的电源外，
