2019年WER能力挑战赛——“人工智能”竞赛规则

-1-“人工智能”竞赛规则一、主题简介机器人是当代高新科技的综合产物，机器人技术也应与时俱进。本届WER能力挑战赛的主题为“人工智能”。1956年，美国达特茅斯学院中的计算机研究人员首次提出了“人工智能”一词。2006年，人们在以计算机视觉和语音识别为代表的智能感知研究中取得了关键性突破，推动人工智能迈向新一轮发展高潮。2017年，AlphaGo的升级版Master以3:0战胜了当时排名世界第一的中国围棋选手柯洁。同年，国务院发布了《新一代人工智能发展规划》，由此标志发展人工智能正式上升为我国的国家战略。人类不断地从研究自然界的过程中汲取智慧，其中最复杂的研究对象就是人类本身。人工智能是指利用计算机技术及生物学知识搭建的人工智能系统，是对人的意识、思维的信息处理过程的模拟，实现对人类行为的模仿或研究。近年来，人工智能蓬勃发展，在问题求解、博弈、演绎逻辑及机器自动证明理论和技术等方面突飞猛进。相信在不久的将来，人类能创造出机器艺术家、音乐家、工程师和服务员。在此次WER能力挑战赛中，参赛队员要像软件工程师、算法科学家、机器人工程师等一样，制造机器人、编写代码，使机器人能够自主地帮助自己完成预期比赛任务。二、比赛场地与环境-2-2.1场地图1场地比赛场地分上下两层（如图1所示），支架为金属材质，两层之间通过斜坡相连，斜坡与一层场地夹角为30度(±1度)，二层场地护栏为木板（高度10cm，厚度1-2cm）。在一层场地、二层场地、斜坡上各铺有场地膜。场地上共有2个基地，一层基地大小为30*30cm（长*宽）；二层基地位于斜坡顶端黑色横线以上及二层场地西北角，大小为64*40cm（长*宽）。比赛过程中，机器人可以选择从任一基地离开或返回。2.2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，场地表面可一层：240*210cm一层“基地”二层：204*116cm斜坡：42*140cm二层“基地”-3-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。三、任务及得分比赛任务分预设任务和附加任务。预设任务的内容在本规则中公布，但部分模型位置、方向是可以变化的，在赛前准备时公布。附加任务只在赛前准备时公布，参赛队员应据此现场设计机器人结构及程序。小学/初中组：同时采用高、低难度得分；高中组：仅采用高难度得分。以下描述的预设任务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。3.1组装机器人图2-组装机器人模型初始状态图任务模型初始状态：组装机器人模型固定在场地上，机器人的控制核心和移动底盘分离，如图2所示。控制核心移动底盘一层操作台二层操作台-4-得分标准及分值：将组装机器人模型的上半部分“控制核心”和下半部分“移动底盘”组装在一起。如图3所示，当组装机器人的模型位于一层操作台到比赛结束，得40分；当组装机器人的模型位于二层操作台到比赛结束，得60分。图3-组装机器人任务完成状态图3.2信息读取图4-信息读取模型初始状态任务模型初始状态信息读取模型固定在场地上，文件夹模型与硬盘模型可分离，如图4所示。任务的得分标准及分值机器人提取文件夹，使文件夹和信息模型完全脱离硬盘，文件夹硬盘信息-5-并保持到比赛结束，得40分。【低难度得分】机器人提取文件夹并将其带回基地，在低难度得分基础上，每个信息模型可加得30分。【高难度得分】若信息模型掉落至场地，由裁判将其收走并存放至比赛结束。图5-信息读取任务完成状态图3.3信息匹配图6-信息匹配模型初始状态图插座信息匹配器信息吸附处插头信息吸附处底座-6-图7-信息匹配任务工作状态图任务模型初始状态信息匹配模型固定在场地上，如图6所示。任务的得分标准及分值机器人必须将信息匹配模型转至工作状态（插头与插座接触），得40分。【低难度得分】机器人必须将信息匹配模型转至工作状态（插头与插座接触）且将信息读取任务中获得的信息吸附在信息吸附处进行匹配，并保持到比赛结束，在低难度得分基础上，每个信息可加得30分。【高难度得分】图8-信息匹配任务完成状态图-7-3.4概率模型图9-概率模型初始状态图任务模型初始状态概率模型固定在场地上，数据位于拨动装置里面，如图9所示。得分标准及分值机器人需触发拨动装置，使数据经过筛选器落入地址内，落入左右地址得50分，落入中间地址的80分。图10-概率模型任务完成状态图拨动装置左地址中间地址右地址筛选器数据-8-3.5信息选型图11-信息选型模型初始状态图图12-信息选型任务完成状态图任务模型初始状态信息选型模型固定在场地上，彩瓶放置在磁铁下方的底座上，不与磁铁接触。如图11所示。压杆-9-任务的得分标准及分值信息的选型方式由概率模型任务的结果决定。若落入左地址，则选择绿色信息；若落入右侧地址，则选择黑色信息；若落入中间地址，则选择两种信息。机器人通过按动压杆使得对应彩瓶完全脱离底座，得60分。3.6能源装载图13-能源装载模型初始状态图图14-能源装载模型运行过程图任务模型初始状态能源装载模型固定在场地上，转轴方向为水平方向，模机械爪转柄能源装置-10-型上放有一个能源装置，如图13所示。任务的得分标准及分值机器人通过转动转柄使机械爪抓起能源装置，并使能源装置完全脱离任务模型，得50分。【低难度得分】机器人通过转动转柄使机械爪抓起能源装置，并使能源装置完全脱离任务模型，然后将能源装置带回基地，得80分。【高难度得分】图15-能源装载任务完成状态图3.7早餐机器人图16-早餐机器人模型初始状态图餐台开关餐盘桌沿-11-任务模型初始状态早餐机器人模型固定在场地上，如图16所示。任务的得分标准及分值机器人通过按压开关将餐盘完全脱离餐台，且餐盘模型垂直高度高于桌沿，得50分。图17-早餐机器人任务完成状态3.8搬运机器人图18-搬运机器人模型初始状态图任务模型初始状态搬运机器人模型固定在场地上，货物位于D点，台子位于C点，如图18所示。台子货物操作杆-12-任务的得分标准及分值机器人必须通过操作杆将货物从D点搬运至台子上，货物垂直投影与台子部分重叠且不与地面接触，得60分。图19-搬运机器人任务完成状态图3.9智能仓储图20-智能仓储模型初始状态图任务模型初始状态智能仓储任务模型固定在场地上，如图20所示。任务的得分标准及分值机器人需转动转柄打开储物箱，并将物料完全脱离任务模型，得60分。【低难度得分】机器人需转动转柄打开储物箱，并将物料带回基地，在低物料转柄储物箱转柄储物箱物料-13-难度得分基础上，每个物料可加得40分。【高难度得分】图21-智能仓储任务一阶完成状态图图22-智能仓储任务二阶完成状态图-14-3.10物料存放图23-物料存放模型初始状态图任务模型初始状态物料存放模型固定在场地上，如图23所示。任务的得分标准及分值机器人需要将智能仓储任务中获得的物料运送至放置台上（物料垂直投影必须完全处于红色得分区域内）。放置于1级放置台上，得30分；放置于2级放置台上，得40分。每个放置台只能放置一个物料。图24-物料存放任务完成状态图2级放置台1级放置台-15-3.11维修智能时钟图25-维修智能时钟模型初始状态图任务模型初始状态智能时钟模型固定在一层场地上，如图25所示。任务的得分标准及分值机器人按动压杆，装载齿轮将时钟修复，此时转柄水平，然后转动转柄，使红色指针指向21点到3点区域，得60分。图26-维修智能时钟任务一阶完成状态图指针齿轮压杆转柄-16-图27-维修智能时钟任务二阶完成状态图3.12铺设高架桥图28-铺设高架桥模型初始状态图任务模型初始状态铺设高架桥模型固定在场地上，石板被机械爪抓住，如图28所示。任务的得分标准及分值转柄石板机械爪装配台桥墩石板指针-17-机器人必须推动装配台至合适位置，并转动初始位置为水平的转柄使石板落至桥墩上且与其他石板无接触，得50分，如图30-铺设高架桥任务二阶完成状态图。图29-铺设高架桥任务一阶完成状态图图30-铺设高架桥任务二阶完成状态图-18-3.13网盘防盗图31-网盘防盗模型初始状态图任务模型初始状态网盘防盗模型位于一二层之间的横梁上，模型的垂直投影位于下方黑线上，如图31所示。任务的得分标准及分值机器人需拨动推杆打开密码锁，且金手指完全脱离密码锁，得40分。图32-网盘防盗任务完成状态图密码锁推杆金手指-19-3.14捕获金手指图33-捕获金手指模型初始状态图任务模型初始状态捕获金手指模型位于二层固定位置上，数据链与网盘防盗模型接触，如图33所示。任务的得分标准及分值机器人需转动转柄通过数据链捕获金手指（金手指模型高于二层护栏顶端），得40分。参赛选手必须先完成“网盘防盗”任务模型，然后才可完成此任务模型，否则，会损坏任务模型。转柄数据链-20-图34-捕获金手指任务完成状态图3.15对象分类图35-对象分类模型初始状态图任务模型初始状态对象分类模型固定在一层场地上，如图35所示。任务的得分标准及分值机器人需推动存储器，使实例对象落入相应元组内，每个实例对象得30分。实例对象红色元组金手指护栏顶端白色元组存储器-21-图36-对象分类任务完成状态图3.16任务模型位置3.16.1有些任务模型位置是固定的，但方向是可以变化的；有些任务模型位置和方向都是可以变化的。任务模型位置、方向以赛前准备时抽签决定为准。3.16.2信息匹配、智能仓储、物料存放、铺设高架桥位置可变，方向不变（方向1）。搬运机器人、网盘防盗、捕获金手指位置和方向都不变。3.16.3对象分类在一层场地位置是固定的，方向可以变化的；概率模型在二层场地位置是固定的，方向可以变化的。3.16.4其他任务模型的位置和方向都是可变化的，放置在场地上的各处可变位置。3.16.5附加任务位置会出现在场地图中的可变位置，每个附加任务分值为100分。-22--23-图37场地示意图（含任务模型）四、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。为保证比赛的公平，裁判会在比赛-24-期间随机检查机器人。对不符合要求的机器人，需要按照本规则要求修改，如果机器人仍然不符合要求，将被取消参赛资格。4.1尺寸：每次出发前，机器人尺寸不得大于30*30*30cm（长*宽*高）；离开基地后，机器人的机构可以自行伸展。4.2控制器：单轮比赛中，不允许更换控制器。每台机器人只允许使用一个控制器。控制器的闭环电机独立接口允许4个，舵机独立接口（如果有）允许1个，输入输出独立接口允许12个。4.3执行器：当电机用于驱动轮时，只允许单个电机独立驱动单个着地的轮子。比赛过程中使用电机的数量及方式：a)4个电机；b)3个电机加1个舵机；c)3个电机d)2个电机加1个舵机。允许使用直径为60±2mm到70±2mm的轮胎。4.4传感器：每台机器人允许使用的传感器种类和数量不限，但不得使用传感器探头做成的集成传感器。用于循迹的传感器不得超过7个。4.5结构：机器人必须使用塑料材质的拼插式结构，不得使用扎带、螺钉、铆钉、胶水、胶带等辅助连接材料。4.6软件：为了鼓励学生自主编程及真实考察学生的编程水平，参赛队应充分尊重知识产权，使用正版授权的编程软件；参赛队不得使用遥控调试并记录数据的方式完成编程。4.7电源：每台机器人必须自带独立电池，不得连接外部电-25-源，电池电压不得高于9V，不得使用升压、降压、稳压等电路。五、比赛5.1参赛队5.1.1每支参赛队应由2名学生组成。学生必须是截止到2019年6月仍然在校的学生。5.1.2参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。5.2赛制5.2.1WER能力挑战赛按小学、初中、高中各组别分别进行。5.2.2比赛共进行2轮，每轮比赛前将有2个小时调试时间，每轮的模型位置和方向重新抽签确定。每场比赛时间为180秒。比赛开始、结束时裁判均有哨声，以开始、结束计时。5.2.3即使参赛队选择了附加任务，该