第十九届科协青少年机器人竞赛-教育机器人工程挑战赛主题与规则(科协赛制)

第19届中国青少年机器人竞赛教育机器人工程挑战赛主题与规则目录1.主题介绍2.赛制简介3.比赛流程简介4.场地介绍5.任务解析6.得分注意事项主题：人工智能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。本届教育机器人工程挑战赛的主题为“人工智能”。1956年，美国一些计算机研究人员聚集在达特茅斯学院，讨论计算科学的一个新的分支，首次提出了“人工智能”一词。1986年，德国联邦国防军大学研究人员在一辆面包车上安装了摄像头和智能传感器，并使车辆成功地在街道上行驶。1997年，IBM研发的“深蓝”超级计算机在一场人机大战中战胜了国际象棋世界冠军GarryKasparov。2006年，人们在提出“深度学习”神经网络后，又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，直接推动人工智能迈向新一轮发展高潮。2016年，谷歌DeepMind团队研发的AlphaGo以4:1击败了韩国围棋选手李世石。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。…主题：人工智能人类总是在不断地研究自然界，从中汲取智慧，而自然界中最复杂的研究对象便是人类本身。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，旨在实现对人类行为进行模仿或研究。人工智能是对人的意识、思维的信息处理过程的模拟。它的研究内容包括搜索方法、机器学习、知识获取、自动程序设计等。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，掀起了用机器来研究与模拟人类思维的阵阵热潮。也许在不久的将来，人类能创造出机器艺术家、音乐家、工程师和服务员。作为人工智能良好的科研、实证、展示、应用平台，机器人能够充分体现人工智能的强大与多能：各式各样的语音对话机器人、形形色色的服务机器人、流水线上自主运行辛勤操作的工业机器人，以及当前热度爆棚的无人驾驶车辆，都是人工智能的结晶。人工智能涉及领域众多，应用前景广阔。主题：人工智能2017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。当前，世界主要发达国家都把重视人工智能研究和应用作为重大发展战略，力图在新一轮国际竞争中占据主导地位。因此，我们也必须以人工智能为抓手来发展科技、繁荣经济、提升国防实力。我们要充分发挥社会主义制度集中力量办大事的优势，动员一切资源，抢占先机，协同发力，牢牢抓住人工智能发展的重大历史机遇。通过壮大智能产业、培育智能经济，为我国未来十几年乃至几十年的经济繁荣创造一个新的增长期，带动国家竞争力整体跃升和跨越式发展。要实现上述战略目标，其中一条重要途径就是必须尽早培养人工智能方面的人才，在我国中小学阶段设置人工智能相关课程和活动，为更多的青少年成为人工智能领域的后备人才创造条件。本届中国青少年机器人竞赛教育机器人工程挑战赛就是为这一构想服务的。在教育机器人工程挑战赛中，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。1.WER教育机器人工程挑战赛（科协赛制）按小学、初中、高中不同组别分别进行比赛；2.比赛按竞赛组委会统一制定的日程进行。比赛共进行2轮；预设任务及附加任务比赛的场次相同。比赛不分初赛、复赛。每场比赛时间为150秒。每场比赛均予记分。比赛结束后，将每支参赛队2轮预设任务和2轮附加任务比赛得分的总和作为该队的总成绩。3.预设任务比赛前有2小时的准备时间,附加任务比赛前有1.5小时的准备时间，参赛队可根据现场环境修改机器人的结构和编写程序。4.竞赛组委会有权利也有可能根据参赛报名情况和场馆实际条件变更赛制。（轮次及组别以大赛组委会日程表为准）21调试期间：1.检录后进入准备区I.根据场地座位表参赛选手找到自己座位，连接电源。II.未接到调试开始信号前不允许上场调试，在自己位置上等待。III.等待裁判员领取附加任务模型及说明，与所有任务摆放位置及方向。2.搭建机器人并编程调试（120min）I.遵守调试秩序，注意不要毁坏或带走场地任务模型。II.根据现场环境修改机器人的结构和编写程序3.封存（10min）I.依次将带有主机的机器人及比赛需要的附件存放在封存区中。II.封存之后参赛选手不允许再次拿取机器人或更换机器人部件及程序直到本轮比赛结束竞赛场地与环境场地总尺寸：200cm*200cm每层场地尺寸：200cm*100cm一层与二层垂直高度：8cm任务模型所在位置：图中所示方框上层场地是用18mm厚的细木工板制成的高80mm比赛时两块比赛场地颠倒合并在一起（见左图），合并处用2根木条（20mm×20mm×420mm）作为隔断，以防止机器人冲到对方场地。两支参赛队各占一块场地。参赛队自己练习可只用一块场地。如果在两块比赛场交界处有任务模型，参赛队需要对任务模型的另一边进行加固。木条竞赛场地与环境场地任务总成1.固定比赛任务：14个2.场地任务模型：12个3.模型位置：2个是固定的，其他位置由现场给出（详见规则）4.附加任务：2个（得分标准详见规则）任务一：出发难度等级：1、参赛队的所有机器人必须从下层基地出发，进入二层场地，否则不可进行上层场地的比赛活动。2、只要一台机器人进入上层场地，且其正投影完全在上层场地内，可得40分。3、比赛过程中，下层、上层基地中的机器人及机器人带回基地的比赛物品可以相互交换。任务二：无人驾驶难度等级：1.场地上放有一个平台模型，平台上停着两辆无人驾驶汽车，红色箭头所示方向为任务模型的正面朝向，如图所示。2.得分：机器人需要将汽车带回基地，每带回一辆可得30分平台无人汽车任务三：立体车库泊车难度等级：1、小学、初中组：机器人可将从平台模型上获得或已带回基地的汽车放置在任何一层停车台，将汽车放置在一层，得30分；放置在二层，得40分；放置在三层，得60分。3、高中组：机器人可将从平台模型上获得或已带回基地的汽车放置在二层或三层，分别得40分和60分；放置在一层属于无效，不得分。减震片二层停车台一层停车台三层停车台任务三：立体车库泊车难度等级：停放汽车的正投影必须完全在得分区域内且轮子必须接触停车台，否则不得分。任务四：完成图灵鸟模型难度等级：1.机器人通过压下数据通道，启动上层数据收集装置，使通道与密码锁不接触，可得40分；随后机器人启动下层解密装置，打开上层数据锁，锁扣脱离锁芯，使“数据”进入数据收集装置，可得40分。2.机器人不可通过触碰数据锁的方式来打开锁扣，否则此项任务不得分。数据锁芯数据通道锁扣密码锁解密装置图灵鸟模型完成状态任务四：完成图灵鸟模型难度等级：任务五：获取深度学习样本难度等级：1..机器人必须触碰底部摆锤，使“样本”完全脱离任务模型，每个可得20分。2..机器人将“样本”带回基地，每个加记10分。摆锤样本机器人需触发拨动装置，使“数据”经过样本筛选器落入一层地址框内，落入左、右地址可得20分，落入中间地址可得40分，确认地址后可将从样本库获得的“样本”或已带回基地的“样本”放入数据所在的地址内，每个“样本”可加记20分。任务六：处置概率模型难度等级：数据左地址地址框拨动装置中间地址初始状态样本筛选器右地址一阶完成状态二阶完成状态任务六：处置概率模型难度等级：“数据”落入的地址决定放入“样本”的地址，若“数据”和“样本”不在同一地址，则该“样本”不得分；“样本”模型垂直投影需完全在得分区域内概率模型得分区域不得分情况（一）不得分情况（二）不得分情况（三）任务六：处置概率模型难度等级：1.场地上放置有一个信息库模型，模型内放有一黑一绿两个“信息”，红色箭头所示方向为任务模型的正面朝向。2.机器人需将“信息”取下，使其与任务模型没有任何接触，则每个“信息”可得20分。3.机器人将“信息”带回基地，每个加记10分。模型初始状态任务模型完成状态任务七：信息采集难度等级：任务八：抽取信息难度等级：1.场地上放置有一个抽取信息模型，模型内放有一黑一绿两个“信息”，转柄垂直于地面，红色箭头所示方向为任务模型的正面朝向。如图所示。2.机器人必须使Web防火墙脱离抽取信息任务模型，成功完成可得20分；然后通过转动转柄使模型转动将“信息”倒出，并且倒出的“信息”与任务模型没有任何接触，每个“信息”可得20分。3.机器人将“信息”带回基地，每个加记10分。信息防火墙转柄初始状态完成状态任务九：特征匹配难度等级：1.场地上放置有一个特征匹配模型，可将在信息采集模型和抽取信息模型上获得的“信息”或已带回基地的“信息”吸附在信息吸附处进行特征匹配（最多可以匹配两个“信息”），若颜色相同，则匹配成功。2.机器人需转动任务装置至工作状态（插头与插座接触），红色箭头所示方向为任务模型的正面朝向，将“信息”吸附在信息匹配器上，每个可得20分；若匹配成功，加记40分。插座信息匹配器插头信息吸附处底座信息吸附处特征匹配模型初始状态特征匹配模型工作状态任务九：特征匹配难度等级：完成状态（匹配成功）完成状态（匹配不成功）任务九：特征匹配难度等级：任务十：剔除重复数据难度等级：场地上放置有一个数据装置模型，左右两侧存储器中各有一个“数据”，其中一个是重复的，转柄垂直于地面，红色箭头所示方向为任务模型的正面朝向。数据存储器转柄存档框图30剔除重复数据模型初始状态剔除重复数据模型完成状态剔除重复数据得分区域任务十：剔除重复数据难度等级：机器人要通过转动转柄，使其中任何一个“数据”掉入底部存档框内，可得40分；若两个“数据”都脱离存储器，不得分；若“数据”掉落到任务模型外，则不得分，“数据”将由裁判收走，直到竞赛结束；“数据”模型的垂直投影必须完全在得分区域内。任务十一：搬运能量块难度等级：1、搬运能量块模型位于下层与上层场地之间，转柄处于水平。2、机器人需要转动转柄，启动机械臂抓起能量装置送往上层的运输框内，可得40分。3、机器人将能量装置带回基地，加记20分。4、能量装置拆开可获得一个红色能量块和一个蓝色能量块，用于任务13。机械手转柄器能量块运输框能量装置图33搬运能量块模型初始状态搬运能量块模型过程状态能量装置进入运输框任务十一：搬运能量块难度等级：任务模型初始状态灵巧手信息推柄存储装置转柄任务十二：智能拾取难度等级：任务十二：智能拾取难度等级：下层机器人需推动推柄，将信息存储装置还原，此状态为一阶完成状态。一阶完成状态二阶完成状态任务十二：智能拾取难度等级：上层机器人通过转动转柄，使灵巧手转动，将“信息”拾取，“信息”需吸附在灵巧手指尖上且与任务模型没有任何接触，每个可得20分，此状态为二阶完成状态，如图所示。若两个“信息”都被拾取，但其中一个“信息”与任务模型还有接触，则只算一个得分。任务十三：加载能源反应堆难度等级：舱门能源反应堆模型初始状态场地上放置有一个能源反应堆模型，红色箭头所示方向为任务模型的正面朝向，如图所示能源反应堆模型一阶完成状态1.机器人需推开反应堆舱门，此状态为该模型一阶完成状态，然后，将4.11任务中获得的两种颜色的“能量块”放入反应堆内,此状态为该模型的二阶完成状态，如图41所示。每成功放入一个“能量块”，可得40分。3.“能量块”需完全进入反应堆，否则不得分。任务十三：加载能源反应堆难度等级：能源反应堆模型二阶完成状态将4.11任务中获得的两种颜色的“能量块”放入反应堆内,此状态为该模型的二阶完成状态，如图所示。每成功放入一个“能量块”，可得40分。“能量块”需完全进入反应堆，否则不得分。任务十三：加载能源反应堆难度等级：任务十四：返回难度等级：1.比赛结束前，机器人自主回到基地（至少完成一个任务）且静止不动，每台机器人可得20分。2.机器人的任一驱动轮与场地的接触点在基地内即可得分。附加任务-智能分拣难度等级：1、预设任务比赛结束后将抽取信息模型摘除，并将智能分拣模型放置于竞赛场地的虚线框内，如图46所示，参赛选手需要将搭建好的机器人放置于25cm×40cm范围的基地2内。2、模型中灰、黄、蓝三种颜色的收集装置各1个，收集装置高度为19cm，由边长为