1、西安赛区青少年机器人大赛竞赛规 则2016 年 3 月目 录1机 器 人 综 合 技 能 比 赛 主 题 与 规 则 12机器人创意比赛 主题与规则153FLL 机器人工程挑战赛主题与规则214VEX 机器人工程挑 战赛 主 题 与 规则 415机器人足球比赛规则 616“太 空 挑 战 ” 场 地 赛 规 则 737知识产权 保卫战 挑战赛主题与规则768RoboRAVE 超 级轨 迹挑 战赛 比 赛规则 889汽车总动员 比赛规则 9110“丝 路 轨 迹 ”比 赛 规 则 9811机器人探险家比赛规则10612VEX IQ 机器人挑 战赛 比 赛规则 11511第 十 六 届 中 国 青
2、 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 对 机 器 人 技 术 的 理 解 和 掌 握 程 度 ， 激 发 我 国 青
3、 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“ 丝路圆梦” 。 丝绸之路最早是张骞 （约公元前 164 年前 114 年） 于西汉 （公元前 202 年公元 9 年 ） 出 使 亚 洲 中 、 西 部 地 区 开 辟 的 以 长 安 （ 今 陕 西 西 安 ） 为 起 点 ， 经 关 中平 原 、 河 西 走 廊 、 塔 里 木 盆 地 ， 到 锡 尔 河 与 乌 浒 河 之 间 的 中 亚 河 中 地 区 、 大 伊 朗 ， 并联结地中海各国的陆上通道。丝 绸 之 路 起 始 于 古 代 中 国 ， 连 接 亚 洲
4、 、 非 洲 和 欧 洲 的 古 代 路 上 商 业 贸 易 路 线 。 从 运 输 方 式 上 分 为 陆 上 丝 绸 之 路 和 海 上 丝 绸 之 路 。 丝 绸 之 路 是 一 条 东 方 与 西 方 之 间 在 经 济 、 政 治 、 文 化 进 行 交 流 的 主 要 道 路 。 它 最 初 的 作 用 是 运 输 中 国 古 代 出 产 的丝绸、瓷器等商品。德国地理学家 Ferdinand Freiherr von Richthofen 最早在 19 世纪 70 年 代 将 之 命 名 为 “丝 绸 之 路 ”。2013 年 9 月和 10 月，中国国家主席习近平分别提出建设“新
5、丝绸之路经济带 ”和 “21 世 纪 海 上 丝 绸 之 路 ”的 战 略 构 想 。 “一 带 一 路 ”（ The Belt and Road Initiative； 或 One Belt And One Road， 简 称 “OBAOR”； 或 One Belt One Road， 简 称 “OBOR”； 或 Belt And Road， 简 称 “BAR”） 是 “丝 绸 之 路 经 济 带 ”和 “21 世 纪海上丝绸之路”的简称。如图 1 所示，今天的丝绸之路可以分为陆上丝绸之路和海上丝绸之路，共有 五条线路。1.北线 A：北美洲（美国，加拿大）北太平洋日本、韩国东海（日本 海 ）
6、 海 参 崴 （ 扎 鲁 比 诺 港 ， 斯 拉 夫 扬 卡 等 ） 珲 春 延 吉 吉 林 长 春 蒙 古 国 俄 罗 斯 欧 洲 （ 北 欧 ， 中 欧 ， 东 欧 ， 西 欧 ， 南 欧 ） 。2.北线 B：北京 俄罗斯德国北欧。223.中线：北京郑州西安乌鲁木齐阿富汗哈萨克斯坦匈牙利巴 黎。4.南线：泉州福州广州海口北海河内吉隆坡雅加达科伦坡加尔各答内罗毕雅典威尼斯。5.中心线：连云港郑州西安兰州新疆中亚欧洲。图 1 陆上丝绸之路和海上丝绸之路中 国 古 代 ， 丝 绸 之 路 在 世 界 版 图 上 延 伸 ， 诉 说 着 沿 途 各 国 人 民 友 好 往 来 、 互 利 互 惠
7、的 动 人 故 事 。 如 今 ， 一 个 新 的 战 略 构 想 在 世 界 政 经 版 图 从 容 铺 展 共 建 “丝绸之路经济带”和“21 世 纪 海 上 丝 绸 之 路 ”。“一带一路”这一跨越时空的宏伟构想，从历史深处走来，融通古今、连接中 外 ， 顺 应 和 平 、 发 展 、 合 作 、 共 赢 的 时 代 潮 流 ， 承 载 着 丝 绸 之 路 沿 途 各 国 发 展 繁荣的梦想，赋予古老丝绸之路以崭新的时代内涵。本届比赛就是用机器人模拟丝绸之路的圆梦构想。3 比赛场地与环境3.1 场地图 2 是比赛场地的示意图，待命区的位置只是示意。 3.2 赛场规格与要求3.2.1 机器
8、人比赛场地的内部尺寸为长 3000mm、宽 2000mm。用厚1520mm、 长 500mm、宽 500mm 的木工板制成的拼装块拼接而成。场地四周装有白色木质 围栏，栏高 150mm，厚 1520mm。场地四周的 16 块拼装块是固定的，中央淡蓝 色的 8、9、10、11、14、15、16、17 号拼装块可换。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 16 块固定拼装块上。33图 2 比赛场地示意图 3.2.2 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
9、点的直线。可换拼装块的图形在赛前公布。 3.2.3 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。 3.2.4 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 ，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 3 锥台尺寸（mm ）3.2.5 在黑色引导线的十字或丁字交叉处，可能会出现 50mm50mm 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 4 所示。 图 4 转弯标志及允许的出路口行驶方向 3.2.6
10、 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44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，等等。 3.2.7 比 赛 场 地 尺 寸 的 允 许 误 差 是 3mm， 拼 装 块 尺 寸 的 允 许 误 差 是 2mm， 对 此 ， 参赛队设计机器人时必须充分考虑。 3.2.8 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。 3.2.9 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
11、 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 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
12、 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 出发4.1.1 机器人（作为商队）从锥台上驶下，进入某个十字线拼装块的某个分区。4.1.2 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。4.1.3 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。4.1.4 获得 50 分就算完成“出发”任务。4.2 采购货物4.2.1 在 某 一 个 十 字 拼 装 块 上 堆 放 着 6 个 边 长 均
13、为 20mm 的 立 方 体 ， 其 中 4 个 立 方体 为 黄 颜 色 ， 2 个 立 方 体 为 红 颜 色 ， 这 6 个 立 方 体 彼 此 之 间 没 有 粘 接 。 可 能 的 摆 放方 式如图 5 所示（红色立方体的码放是随机的）。机器人行驶到该拼装块内，将尽 可 能 多 的 黄 色 立 方 体 装 入 到 机 器 人 上 ， 使 得 立 方 体 与 地 面 或 其 它 立 方 体 不 再 接触 。 4.2.2 每装入一个黄色立方体记 15 分，本项任务满分为 60 分。4.2.3 每装入一个红色立方体扣 10 分。4.2.4 获得 50 分就算完成“采购货物”任务。55图 5
14、 货物的码放方式4.3 丝路巡游4.3.1 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 丝 路 巡 游 任 务 可 与 其 它 任 务 混 合 完 成 ，不 需 要 是 连 续 的 。 在 丝 路 巡 游 过 程 中 也 可 以 通 过 十 字 线 拼 装 块 。 如 果 不 指 定 丝 路 巡游任务，通过所有非十字线拼装块和转弯标志均不记分。4.3.2 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 正确扣 3 分。4.3.3 在丝路巡游任务中获得 50 分就算完
15、成了任务。4.4 搭建帐篷图 6 帐篷尺寸示意图4.4.1 如 图 6 所 示 ， 一 个 印 有 帐 篷 图 案 的 80mm50mm30mm 木 块 （ 帐 篷 顶 为 尖 顶 ）平 放 在 某 个 固 定 拼 装 块 上 ， 要 求 机 器 人 将 其 直 立 起 来 （ 最 长 的 方 向 平 行 于 地 面 ） ， 树立起来的帐篷不得超出原有拼装块，且不得压住引导线。4.4.2 机器人与该拼装块脱离接触后记分。模型立起记 60 分，标志超出原有拼装 块扣 10 分，标志颠倒扣 10 分。4.4.3 得到 50 分即为完成搭建帐篷任务。4.5 以货易货4.5.1 在某一个十字拼装块上堆
16、放着 6 个边长均为 20mm 的蓝色立方体， 彼此之间没66有粘接。可能的摆放方式如图 7 所示。机器人行驶到该拼装块内，将在采购任务 中获得的黄色立方体卸下，装上蓝色立方体。图 7 货物的码放方式4.5.2 成功地将一个黄色立方体卸下并装上一个蓝色立方体记 20 分；如果只是将 拼 装 块 上 蓝 色 立 方 体 装 在 机 器 人 上 ， 而 没 有 卸 下 相 应 数 量 的 黄 色 立 方 体 ， 则不 得 分 。 如 果 卸 下 了 黄 色 立 方 体 但 没 有 装 上 相 应 蓝 色 立 方 体 ， 则 每 个 卸 下 的 黄 色立 方 体扣 10 分，如果装到机器人上的蓝色立
17、方体改变了堆放方式，不扣分。4.5.3 获得 50 分就算完成以货易货的任务。4.6 清除障碍4.6.1 待 清 除 的 “障 碍 ”用 去 掉 标 签 （ 或 在 罐 外 包 一 层 铝 箔 ） 的 标 准 355 毫 升 易拉 罐 表 示 ， 向 上 直 立 。 罐 中 装 黄 沙 （ 不 能 采 用 液 体 ） ， 使 重 量 达 到 500g。 障 碍被 布 置在黑色引导线或它们的交叉点上。4.6.2 清理障碍的标准是把它移动到不再与黑色引导线接触的地方。每成功清理 一个障碍记 20 分，全部清理加计 10 分。4.6.3 获得 50 分就算完成清理障碍任务。4.7 不畏山道4.7.1
18、 如图 8 所示，5 根长为 250300mm，截面积为 6mm6mm 的木条，以20mm 的间隔固定在某个十字拼装快内，机器人需要完全通过这个山道。4.7.2 机器人完全通过山道，记 60 分。图 8 山道示意图4.7.3 如果机器人没有完全通过山道（例如只通过 4 根木条），本任务不得分。774.8 放歌友谊4.8.1 机器人在某个非十字线拼装块的规定点停下，机器人在拼装块内旋转，必 须东、西、南、北方向各停顿一次，每次停顿不少于 2 秒钟。在此过程中，机器 人 与 地 面 的 接 触 点 （ 面 ） 连 成 的 凸 多 边 形 必 须 包 容 该 规 定 点 ， 机 器 人 每 停 顿
19、一次 ， 记 8 分，最高记 32 分。4.8.2 在完成 4.8.1 所规定的动作同时，机器人要利用所带的发声设备，发出一段 不 少 于 10 秒 的 乐 曲 。 发 出 乐 曲 的 声 音 要 足 够 清 晰 、 响 亮 ， 便 于 判 断 ， 完 成 此内 容 记 30 分。4.8.3 如果机器人发出的声音为单调声音而非乐曲，比如间断的滴、滴声，但超 过 10 秒，则只计 20 分，如果播放声音的长度超过 5 秒但不足 10 秒，则只记10 分， 不足 5 秒的声音一律不记分。4.8.4 获得 50 分就算完成本项任务。4.9 发送消息图 9 莫尔斯电码体 验 一 下 用 摩 尔 斯 电
20、 码 的 通 信 ， 也 是 很 有 趣 的 事 。 如 图 9 所 示 ， 摩 尔 斯 电 码 由 两 种 基 本 信 号 组 成 ： 短 促 的 点 信 号 “ ”， 读 “滴 ”； 保 持 一 定 时 间 的 长 信 号 “”， 读“嗒”。间隔时间：滴=1t ，嗒=3t，滴嗒间=1t ，字符间=3t，单词间=7t。4.9.1 机器人在某个非十字线拼装块的规定点停下，利用机器人所带的 LED 灯，发出指定字符的莫斯电码， 比如： Hi， 则应该发 出 （ . 短闪 4 次） ， 停顿 （熄灭） ， .（ 短 闪 2 次 ） 。 发 出 的 规 定 字 符 ， 要 发 出 的 字 符 现 场
21、 给 出 ， 字 符 数 为 4 个 以 上 ，莫 尔斯电码提供给学生。4.9.2 LED 灯必须向上安装在机器人顶部明显且容易观察的位置。每正确发出一 个字符记 15 分。4.9.3 获得 50 分就算完成本项任务。4.10 巧妙穿越88图 10 巧妙穿越4.10.1 在某个十字拼装块中有 5 根直径 40mm，高为 100mm 的木质圆柱。圆柱轴线与 地 面 的 五 个 交 点 之 间 的 连 线 有 10 条 ， 其 中 至 少 有 5 条 连 线 的 长 度 不 小 于320mm， 如 图 10 所示。 4.10.2 机器人尽可能多地穿过这些连线，尽量不碰到圆柱。机器人成功穿越一条连
22、线 （ 机 器 人 的 大 部 分 从 一 条 连 线 的 一 侧 到 另 一 侧 ） 记 15 分 ， 对 一 条 连 线 的 重 复 穿越 只 记 分 一 次 。 机 器 人 与 任 何 一 个 圆 柱 接 触 一 次 ， 则 与 该 圆 柱 相 关 的 连 线 就 不 算 被成 功穿越。4.10.3 获得 50 分就算完成巧妙穿越任务。4.11 璀璨明珠图 11 璀璨明珠4.11.1 某个规定的十字线拼装块内固定一个宽 250mm、高 160 mm 的支架，如图11 所 示 。 支 架 上 有 4 个 直 径 20mm 的 孔 ， 每 个 孔 上 放 一 个 标 准 乒 乓 球 （ 直 径 40mm） ，
