青少年机器人竞赛.doc

1、第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-1-总 则1 竞赛的性质中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛以培养青少年的创新意识和实践能力、提高青少年的科学素质为目的，是一项将知识积累、技能培养、探究性学习融为一体，面向广大青少年机器人爱好者的科学普及性活动。2 竞赛的主办单位、承办单位、协办单位中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛每年举办一次。由山西省科学技术协会主办，由山西省青少年科技活动中心、主办地市科协承办及有关部门协办。中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛诚邀有志于青少年机器人教育活动的国内外企业作为合作伙伴。3 组织机构竞赛组委会由主办单位与承办单位共同组成。竞赛组委会办公室设在山

2、西省青少年科技活动中心，负责竞赛日常工作。4 赛事安排中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛的比赛项目要根据我省中小学机器人科技活动和中国青少年机器人竞赛活动的发展进行安排。除我省自主开展的机器人超级轨迹比赛和简单机械比赛以外，还有中国青少年机器人竞赛的比赛项目。6 参赛对象及组团方式凡竞赛前在校就读的中小学生（包括中专、中技、中师、中职）均可参加各市举办的竞赛活动，各地通过市级竞赛选拔优秀代表队组成市参赛代表团参加全省竞赛活动。参赛队按小学、初中、高中三个组别组建，不允许跨组别。7 奖项设立7.1 各单项赛事设一、二、三等奖；7.2 优秀组织单位奖、优秀教练员奖和特殊贡献奖；7.3 选拔优秀队

3、伍组成山西青少年机器人竞赛代表队参加中国青少年机器人竞赛及第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-2-相关赛事。8 参赛申报8.1 名额分配竞赛组委会将根据各市组织的比赛规模，按照一定的比例，下发参赛申报名额。各市根据限定的名额数，择优进行申报。每名参赛选手只能申报参加一个竞赛项目。8.2 申报时间申报时间和要求以当年下发的竞赛通知为准，如有变动，以补充通知为准。8.3 申报方式为了加强我省机器人竞赛组织工作的科学性和规范性，提高工作效率，报名表除电子版以外还需要邮寄纸质材料，由各市组织机构统一申报。9 未尽事宜由竞赛组委会解释第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-3-机器人超级

4、轨迹比赛规则此竞赛为我省自创项目，目的是让我省更多学校参与，此规则适用各个组别。1 比赛场地规格：机器人轨迹比赛的场地将在竞赛前一天公布，场地上将贴有一条 1.52.5 厘米宽的黑色轨迹线。此条黑色轨迹线由起止线、直线、折线、圆弧组成。轨迹长度预计在10 米以上，具体比赛场地的轨迹图形、障碍设计与要求、各区域的色彩搭配将由组委会在赛前确定。2 竞赛要求：（1）机器人体积大小的设计应不超过，长 25 厘米，宽 15 厘米，高 15 厘米 。（2）使用传感器数量不能超过 5 个、电机不能超过 3 个。（3）机器人完成整个比赛动作不得超过 3 分钟，不能脱离轨迹运行，否则视为犯规，不再记录当次的比赛

5、成绩。（4）记分方法：本届机器人轨迹比赛将采取任务分解计分加记录时间的计分方法。每位选手在连续完成三次比赛任务后，计取最好的一次成绩为最终比赛成绩。竞赛成绩统计时，如果评选等级或名次的最后一名成绩相同时，以机器人技术设计最好或重量最轻（不包含电池）为优胜者。（5）竞赛期间，凡是规则中没有说明的事项由竞赛裁判委会临时决定。第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-4-机器人创意比赛主题与规则1 关于机器人创意比赛机器人创意比赛是基于每年一度的中国青少年机器人竞赛的主题与规则，组织在校中小学生机器人爱好者，花费 6 个月左右的时间，在课题导师或教练员的指导下，在学校、家庭、校外机器人工作室或科

6、技实验室里，以个人或小组的方式，进行智能机器人的创意、设计、编程与制作，最后以具体的机器人创意作品的形式参加中国青少年机器人竞赛组委会举办的机器人创意比赛活动。机器人创意比赛对于培养学生学习与综合运用机器人技术、电子信息技术、工程技术，激发创新思维潜能，提高综合设计和制作的能力极为有益。2 主题：仿生机器人2.1 主题简介早 在 人 类 出 现 之 前 ， 各 种 生 物 已 在 地 球 上 存 活 了 亿 万 年 。 在 历 经 沧 海 桑 田 、物 竞 天 择 的 进 化 过 程 中 ， 它 们 的 内 部 形 成 了 极 其 精 确 和 完 善 的 机 制 ， 获 得 了 适 应大 自

7、然 环 境 变 化 的 强 大 能 力 。 神 奇 的 生 物 界 具 有 许 多 卓 有 成 效 的 本 领 ， 显 示 出 比迄 今 任 何 人 造 机 械 都 优 越 的 特 性 或 功 能 。 如 结 构 的 物 理 力 学 特 性 ； 体 内 的 生 物 合成 、 能 量 转 换 、 信 息 的 接 受 和 传 递 ； 识 别 、 导 航 、 定 向 计 算 和 综 合 等 。 生 物 的 小 巧 、灵 敏 、 快 速 、 高 效 、 可 靠 和 抗 干 扰 性 堪 称 巧 夺 天 工 ， 令 人 惊 叹 不 已 。 仿 生 学 （ bionics） 是 一 个 在 具 有 生 命

8、之 意 的 希 腊 语 bion 上 ， 加 表 达 工 程 技术 涵 义 的 ics 而 组 成 的 词 语 ， 大 约 始 于 1960 年 。 仿 生 学 就 是 要 在 工 程 上 实 现 并 有效 地 模 仿 和 应 用 生 物 功 能 的 一 门 学 科 ， 是 连 接 生 物 与 技 术 的 桥 梁 。 顾 名 思 义 ， 仿生 机 器 人 是 仿 生 学 原 理 在 机 器 人 学 科 的 具 体 应 用 。与 生 物 界 的 所 有 类 群 比 较 ， 人 类 的 能 力 和 智 慧 之 所 以 无 与 伦 比 ， 就 在 于 人 类能 够 借 助 智 慧 和 双 手 制 造

9、 工 具 ， 改 造 自 然 ， 其 中 也 包 括 通 过 观 察 、 设 计 、 实 验 去认 识 自 然 界 ， 模 仿 生 物 ， 从 而 在 生 存 环 境 里 获 得 更 多 的 自 由 。人 们 的 仿 生 探 索 活 动 由 来 已 久 ， 从 比 照 鱼 类 的 形 体 打 造 船 只 ， 到 模 仿 鸟 儿 的双 翅 ， 乘 飞 机 翱 翔 蓝 天 ， 例 子 俯 首 皆 是 。机 器 人 学 科 的 情 况 同 样 如 此 。 从 古 至 今 ， 人 类 创 造 仿 生 机 器 人 的 冲 动 方 兴 未 艾 。近 的 ， 如 机 器 狗 、 双 足 机 器 人 、 人

10、工 假 肢 等 等 ， 在 现 代 机 器 人 发 展 的 半 个 世 纪 中 ，仿 生 机 器 人 始 终 是 一 个 热 门 研 究 课 题 ， 是 机 器 人 学 重 要 的 一 个 分 支 。第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-5-本届“机器人创意比赛”的主题选定“仿生机器人” ，其主旨在推动我国青少年亲近自然界，通过观察和了解生物界，汲取创作机器人的灵感，让机器人更好的为人类服务。2.2 课题研究仿生机器人涉及到两个关键词，一是机器人，二是仿生。对于前者，大家都有比较多的了解，所以重点来解读后者。（1）生物界的多样性，决定了仿生机器人的多样性。因此，仿生机器人的选题很宽泛，

11、可谓多姿多彩。在课题研究的选题阶段，参赛队需要注意自然界生物的多样性，从中提炼所要模仿的生物的独特之处，查明它们的具体原理、机理、机制，归纳出机器人的创新点。仿生机器人的创新点一定聚焦在机器人与生物的结合点上，在那里生长出新颖性。（ 2） 研 究 步 骤通 常 研 发 仿 生 机 器 人 需 要 经 过 下 面 几 个 环 节 ：类 比 既 然 要 仿 生 ， 就 必 须 有 意 识 地 向 生 物 界 学 习 ， 对 生 物 原 型 加 以 调 查剖 析 。 最 通 常 的 方 法 是 运 用 类 比 方 法 ， 即 比 对 人 类 和 生 物 之 间 的 差 异 ， 找 出 后 者的 优

12、异 之 处 ， 以 此 锁 定 模 仿 的 对 象 ， 探 究 其 基 本 原 理 和 组 织 机 制 ， 从 中 汲 取 创 新的 源 泉 。抽 象 由 于 生 物 系 统 的 复 杂 性 ， 为 了 探 究 生 物 系 统 的 原 理 和 机 制 ， 需 要 从纷 繁 的 因 素 中 抽 丝 剥 茧 ， 去 伪 存 真 ， 提 炼 主 要 因 素 ， 得 到 一 个 较 为 简 化 的 生 物 模型 。 这 个 模 型 应 该 能 够 描 绘 出 所 模 仿 的 生 物 的 主 要 特 质 及 原 理 。 这 样 就 确 定 了 创 新点 。映 射 生 物 体 和 机 器 之 间 存 在

13、明 显 的 区 别 。 简 单 说 ， 生 物 体 是 一 个 有 机 的生 命 体 ， 而 机 器 是 无 生 命 的 无 机 体 。 后 者 必 须 遵 循 物 理 -力 学 的 定 律 ， 才 能 使 各 部分 协 调 运 转 。 因 此 ， 如 何 由 机 械 系 统 实 现 生 物 功 能 ， 不 能 局 限 于 简 单 的 仿 生 ， 更重 要 的 是 把 生 物 模 型 映 射 成 一 个 机 械 模 型 ， 一 个 具 有 工 程 可 行 性 的 实 物 模 型 ， 这就 要 求 在 原 有 基 础 上 创 新 和 提 高 。生 物 模 型 、 数 学 模 型 和 机 械 模

14、型 三 者 ， 前 者 是 基 础 ， 后 者 是 目 的 ， 而 数 学 模 型则 是 这 两 者 的 桥 梁 。实 验 经 过 实 践 -认 识 -再 实 践 的 多 次 重 复 ， 仿 生 机 器 人 逐 渐 趋 近 被 模 拟 生第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-6-物 的 功 能 ， 最 终 仿 生 机 器 人 可 能 与 生 物 原 型 有 些 许 区 别 ， 有 时 存 在 落 差 ， 有 时 在某 些 方 面 超 过 原 型 。 例 如 动 力 假 肢 的 承 重 能 力 就 超 过 了 普 通 人 类 的 体 能 极 限 。 再一 个 浅 显 的 例 子 是 电

15、子 计 算 机 比 人 的 计 算 能 力 迅 速 而 又 可 靠 。（ 3） 选 题 范 围仿 生 学 的 研 究 范 围 主 要 包 括 ： 力 学 仿 生 、 分 子 仿 生 、 能 量 仿 生 、 信 息 与 控 制 仿生 等 。力 学 仿 生 研 究 并 模 仿 生 物 体 形 态 、 结 构 、 力 学 性 质 （ 包 括 运 动 学 、 静 力学 和 动 力 学 ） 。 典 型 的 ， 如 模 仿 人 类 的 躯 体 和 四 肢 的 组 织 结 构 ， 以 及 静 步 态 和 动 步态 下 的 力 学 特 性 ， 实 现 双 足 步 行 机 器 人 的 行 走 和 跑 跳 。分

16、子 仿 生 研 究 与 模 拟 生 物 体 中 分 子 结 构 、 酶 、 膜 等 起 到 的 功 能 和 作 用 。例 如 壁 虎 的 指和趾端上密布着腺毛，有极强的粘附能力。受此启发，在“ 粘 虫 ”式 机器 壁 虎 的 足 底 制 作 出 数 百 万 个 极 其 微 小 的 人 造 毛 （ 人 造 橡 胶 材 料 ， 长 约 2m， 直径 约 500nm） ， 它 们 与 墙 壁 间 能 产 生 所 谓 的 “范 德 瓦 尔 斯 力 ”分 子 弱 电 磁 引 力（ 仅 2mm2 见 方 内 的 100 万 根 毛 发 就 能 支 承 20kg 重 量 ） 。能 量 仿 生 研 究 与 模

17、 仿 生 物 体 能 量 转 换 机 理 ， 如 发 光 、 肌 肉 将 化 学 能 转 换成 机 械 能 等 。 化 学 家 已 经 开 发 出 一 种 具 有 -共 轭 结 构 的 导 电 聚 合 物 人 工 肌 肉 （ 人造 橡 胶 和 泡 沫 的 混 合 物 ） ， 它 可 在 受 控 条 件 下 将 电 能 转 换 为 机 械 能 ， 适 合 用 做 仿 生机 器 人 的 面 部 皮 肤 ， 让 脸 部 的 表 情 更 丰 富 。信 息 与 控 制 仿 生 研 究 与 模 拟 生 物 体 感 觉 器 官 、 神 经 元 、 以 及 高 级 中 枢 的智 能 活 动 等 方 面 的 信

18、 息 处 理 过 程 。 例 如 生 物 的 中 枢 模 式 发 生 器 CPG（ central pattern generator ） ， 在 人 工 蠕 虫 、 六 足 步 行 机 器 人 等 多 肢 体 节 律 运 动 协 调 控制 中 得 到 成 功 应 用 。在充分理解比赛主题的基础上，经过课题研究确定作品的制作方案后，就可以进入课题的实施阶段。一定要让自己所遴选的项目研究和演示的内容紧扣主题，贴合主题，在此前提下，围绕自己最有心得的，或者最感兴趣的机器人（或机器人系统）作品形式抒发创意，表述创新。创新点不必贪多，突出一个或两个深入研究，避免陷入把精力放在编排故事、构造情节的误区。

19、3 比赛规则3.1 分组第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-7-比赛按小学组、初中组、高中组分组进行。参赛队应该在赛前完成参赛作品的制作和搭建，届时携带作品赴现场，比赛的内容为展示、演示和评审。每支参赛队的参赛人数为不多于 3 名学生和 1 名教练员（教师或学生） 。学生必须是截止到 2012 年 6 月底前仍然在校的学生。在现场布展阶段学生队员和教练员均可以入场工作，但是在封场评审阶段教练员不得入场指导和参与问辩。3.2 参赛作品的器材要求参加本届竞赛的机器人作品，除不得选用污染环境、有害健康的器材外，原则上不限定参赛使用的器材。鼓励小学组参赛作品尽量利用平时课外活动的、现成的机器

20、人器材套件开展设计和搭建，力求节省成本，避免比赛的成人化倾向。提倡在初、高中组参赛作品中一定程度采用自制器材，且机器人的创意、设计、搭建、编程应由学生独立或集体亲身实践和完成。3.3 参赛机器人作品应该体现六个要素（1）符合创新比赛的主题，正确体现机器人的内涵；（2）在契合主题的前提下，机器人演示的完整性和创意的新颖性；（3）科学性和一定的研究制作工作量；（4）研制过程和作品成果均体现出学生的主体性；（5）注重机器人的外观设计、制作工艺、观赏性；（6）规范的研制报告。3.4 机器人创意比赛程序3.4.1 申报 机器人创意比赛参赛队应在规定的截止日期，即 2012 年 6 月 5 日前向组委会办

21、公室提交申报资料，其内容如下：（1）机器人创意比赛项目纸质申报表；（2）机器人创意比赛项目研制报告一份。该报告的文字与图表（外观图、结构图、原理图等）共计不超过 5 页，另附作品彩色照片、但数量不超过 5 幅；（3）机器人动作演示的视频资料 15 分钟；（4）项目研发所需材料清单一份；（5）项目运行的完整程序设计（程序设计可以使用图形程序设计），使用的语言不限；第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-8-（6）除必须邮寄纸质版本申报表一份和视频光盘外，其它申报资料均以电子版本形式提交（通过中国青少年机器人在线网站 robot.xiaoxiaotong.org，以下简称网站）（7）是否按时

22、、完整、规范地提供上述资料，将作为申报作品资格审查与项目初评的重要依据。凡未达到合格要求者，将被视为初评不合格，而取消参加全国终评的资格。3.4.2 资格审查与初评竞赛组委会和专家委员会将根据申报资料对参赛作品进行资格审查与初评。其结果定于 2012 年 6 月 15 日前在网站公示。通过资格审查与初评的作品才被允许进入全国终评阶段。3.4.3 现场布展 （1）获得终评资格的参赛选手要为各自作品制作一块 120 厘米（高） 、90 厘米（宽，一律竖用）的作品展示板，供展示使用；（2）各参赛机器人作品的展台面积不超过 2 平方米；3.4.4 机器人的组装与调试 在正式展示和问辩前，组委会安排一定

23、时间段供参赛队布展、组装和调试作品。3.4.5 终评机器人创意比赛的终评包括作品展示、公众对现场作品的评价和评审小组成员的现场问辩。（1）公众评价：在参赛作品面向公众的展示、演示的过程中，竞赛组委会将随机组织部分公众对作品进行民意测验。公众评价对终评起参考作用；（2）现场问辩：在终评的指定期间段内，所有参赛选手应在展台旁待命，以便接受评审小组的现场问辩。现场问辩为封场评审，除参赛学生选手外，其他人等均不得进入场区。选手有 5 分钟的讲解与演示时间，问辩时间通常为 510 分钟；终评是在综合初评、现场展示效果、公众评价、问辩表现的基础上，依据评分标准（见后） ，经评审小组集体评议后做出的，交评审

24、委员会主任签字后生效。组委会将在闭幕式上发布终评结果，并在网站上公告。第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-9-4 机器人创意比赛作品的评分标准按照表 1 所示的六项标准评分。表 1 机器人创意比赛作品的评分标准项目 细目 权重创意 新颖性、独立性、特色，有一个创新点或多个创新点 25%目标1.目标明确，契合主题，选题有新颖性2.问题带有社会性和典型性，解决方案有可行性25%工作量和完整性1. 作品申报的资料完整、按时、规范2. 工作量.适当，由学生独立或团队合作完成 15%设计制作 1.作品结构合理巧妙，制作精良 15%操 作表 达1.现场操作娴熟、机器人演示过程完整2.展板内容简明

25、，版式富有创意，视觉效果好3.陈述清晰，问辩回答正确，能反映对创意的深入理解10%作 品 评 分 标 准精 神团 队1.团队分工明确，各司其职，团结协作2.项目成果由团队集体合作完成10%第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-10-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 竞赛任务本届机器人综合技能比赛的主题为“机器人嘉年华” 。比赛中，参赛队要在三个有不同任务的场地上运行自己的机器人，机器人从待命区出发，在尽可能短的时间内展示自己的各种技能，完成那些任务，获取尽可能高的得分。经过比赛，学生们不仅完成自己的比赛机器人，也提升了对科技和利用科技来积极影响周围世界的认识。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。图 1 比赛场地示意图3.2 赛场规格与要求