2017年FIRST工程挑战赛——“动物之友”简介及竞赛规则

2017年FIRST工程挑战赛——“动物之友”简介及竞赛规则1、FIRST工程挑战赛简介FIRSTLEGOLeague是FIRST机构与乐高集团组成的一个联盟组织。由发明家DeanKamen创立的FIRST机构(ForInspirationandRecognitionofScienceandTechnology)目的是激发青少年对科学与技术的兴趣。FLL是一个针对9-16岁孩子的国际比赛项目，每年9月份，FIRSTLEGOLeague向全球参赛队伍公布年度挑战项目，这个项目鼓励孩子们用科学的方式去调查研究以及自己动手设计机器人。孩子们使用LEGOMINDSTORMS产品和LEGO积木在辅导员的指导下为机器人进行设计、搭建、编程工作来解决现实世界中的问题，赛季的高潮是举办一个运动会式的比赛。2、竞赛主题本届FIRST工程挑战赛的主题为“动物之友”。人们常说动物是人类的朋友，人类应该以保护动物为己任。我们需要动物吗？或者，它们需要我们吗？答案：是的！这个机器人比赛所展示的只是我们与动物精彩故事的一部分。当你完成任务时，要注意多种创新和技术使人类能与动物交流学习、友好、帮助、日常需求、保护、娱乐和爱……。你会看到，还有许多有趣的问题要解决！3、比赛场地与环境比赛场地一张印制的场地膜上散布着多种任务模型。有些任务模型是用子2母扣固定在场地膜上的，在整个比赛期间，机器人不能挪动它们的位置，只能对模型上的可动部件进行操作；还有些模型是散放在场地膜上的，机器人在完成任务时通常（但不绝对）是要让它们或带它们回到基地的。赛台赛台是进行机器人比赛的地方。单个赛台的内部尺寸长为1143mm、宽2362mm，四周装有边墙，厚度为38mm，内高为77mm±13mm，如图2所示。边墙内侧为黑色。赛台底板上铺有亚光场地膜。场地膜上画有基地，比赛用的部分模型则布置在场地膜上。场地膜（含黑边）的尺寸为1138mm、宽2353mm。参赛队在设计机器人时必须充分考虑到场地膜的误差。比赛时两张赛台背靠背放在一起，如图2所示。两支参赛队各占一张赛台。参赛队员面向赛台时，赛台左西右东，场地膜上有一个表示方向的标志。为了便于操作，赛台会架高500～650mm。参赛队自己练习时可以只用一张赛台，称为“半台”。如果有的任务模型要跨装在賽台的北边墙上，那么，在练习用的“半台”北边墙外就需要使用已跟与边墙同尺寸的木条作为另一张賽台的“假边墙”。场地上物品较多，比赛期间，参赛队和裁判员要共同维护好场上秩序。参赛队可以把基地内当前不动或机器人不用的物品放到赛台外或由两名队员之一拿在手里或放在盒子里。如因其它原因而非机器人的动作使模型断裂、失效、移动或被激活，如果可能，裁判员应尽快将它恢复。任务说明及得分任务名称任务模型任务内容及得分条件分值运送鲨鱼箱子和鲨鱼完全在运输目标区内在目标区17在目标区210完成上述任务，鲨鱼只与箱底接触20导盲犬警示围栏倒下15保护动物两个相同的动物完全在同一侧20/对喂食目标区域内只有同种颜色的食物10/片仿生仿生墙完全承受了白色壁虎的全部重量15仿生墙完全承受了机器人的全部重量32自动挤奶牛奶和粪便均滚出15所有牛奶均滚出，粪便未滚出20放归熊猫可滑动块按顺时针方向完全打开10恢复相机相机完全在基地内15驯养和研究狗和驯养师完全在驯养研究区内12动物学家完全在驯养研究区内15盘状粪便样本完全在驯养研究区内5/个养蜂蜜蜂在蜂巢上且蜂巢中没有蜂蜜12蜜蜂在蜂巢上且蜂蜜完全在基地内15安装假肢假肢装到宠物身上且裁判员没有拿着9假肢装到宠物身上且宠物完全在农场目标位置内15收回海豹海豹完全在基地内且没有破碎10收回牛奶三桶牛奶都完全在基地内10储存牛奶三桶牛奶都完全由斜坡支撑20斜坡只支撑三桶牛奶，不接触其它物品30斜坡支撑三桶竖立的牛奶，不接触其它物品40收集粪便样本至少7个盘状粪便样本在驯养研究区内20分接触处罚裁判放在场地东南角白色三角形中的盘状粪便样本（最多5个）-6/个除特别说明的任务外，完成任务的结果必须一直保留到比赛结束，即，所要求的结果在场上仍能看到，这是得分的必要条件。机器人要完成的任务虽然是独立的，但是，如果在完成任务B时破坏了已经完成过的任务A的得分条件，任务A将不能得分。四、场地任务赛方式1.竞赛：两个标准场地并排放置，两队同时上场比赛。比赛前队员将有1分钟时间准备自己的参赛机器人（机器人不许离开基地），确认场地道具，并在裁判允许下在规则许可范围内自己调整模型，然后在裁判发令后开始比赛。比赛连续记时150秒时间，机器人要尝试尽力完成各项任务。2.任务：场地任务挑战比赛时，机器人为了获得分数而要完成的工作。机器人必须从基地出发，可以多次往返于基地和场地之间，每次出基地后可以尝试完成1个或多个任务。当轮比赛可以按照任意的顺序去完成，在规则允许的情况下可以反复尝试去完成任务，或者放弃任务。当比赛结束计时后，裁判根据场地上每个任务完成的结果，给出相应的分数，而接触处罚罚则可在计时比赛的过程中提醒并记录。3.轮次：每次抽签决定任务进行比赛为一轮，比赛进行2轮。每轮任务被抽签确定后，有不少于1小时的调试时间，时间截止后，机器人在候场区内由学生自行保管，编程用的电脑统一上缴封存，直至当轮比赛结束后发还。4.成绩排名：以每支队两轮的比赛总分做排序依据，如总分相同，看所有轮次完成的总时间做排序依据（精确到秒，采用去尾法计入）；若还相同，则并列最终名次。5.机器人和器材：机器人尺寸、任务模型和完成任务的策略物体从基地出发和返回时均不能超过基地范围。出发完全离开基地后，机器人可做展开动作。器材要求：参赛队机器人的控制器必须为“EV3-9898控制器”。其他器材（包括马达和传感器）必须是LEGOMINDSTORMS(NXT或EV3)系列套装中的组件。6.基地：基地是场地纸西南角较大的一道四分之一圆弧（半径约565mm）和赛台南、西边墙内沿围成的闭合图形向上无限延伸所包含的空间。注意：基地是一个空间而不是平面，作为准备机器人、出发和维修机器人的区域，机器人不得超出基地范围，有时基地是得分物体的目标位置，基地是每支参赛队所用全部器材的唯一合规储存位置。机器人在完成任务后不一定回基地，在比赛结束时也不需要赶回基地。7.自动控制：机器人必须自动运行，即机器人离开基地后自动地去完成任务，然后根据需要自动返回基地。大多数机器人需要多次执行任务。8.设备管理：整个比赛过程中参赛队员的所有准备使用和使用后返回的物品都不能存放在基地以外，如果有此类设备无法收纳入基地，则将取消当轮比赛成绩。9.合作：在比赛期间，队伍中的两名队员需要密切合作，共同完成任务。10.操作定义：为了避免在词语理解上发生争执，下面对任务、规则和物体（机器人）的位置进行定义。●在里面／进入／到（把区域作为目标）：物体的任何一部分只需要越过目标的外边缘。●在里面／进入（把容器作为目标）：物体被容器所包住，至少有五个方向不能移动。●在外面（把区域和容器作为目标）：物体的任何一部分都不在目标里面（这表示物体必须完全在外面）。●在上面／到上面（把物体作为目标）：目标物体必须能够支撑物体的所有重量。当物体也被其他物体支撑时，由裁判来评判移开其他支撑物体时，目标物体是否能够支撑物体的所有重量。●脱离／拿走（把物体作为目标）：目标物体在任何方向上都不能支撑被取物体的重量。●接触（针对任何目标）：物体本身必须要与目标直接接触。●完全：物体的任何一部分都要满足条件。11.机器人携带物：凡是机器人所携带的物品都被定义为参赛队的设备。可以在准备模式期间手动处理，或者由机器人自动使用。12.得分物体：根据他们所在位置能够获得分数的物体。要得到分数，每个得分物本身必须满足任务得分的要求，与机器人或任何策略物体的位置无关。禁止包住、连接或者互相连接得分物体，但可以把得分物放到策略容器里。13.散落物体：所有在比赛过程中由于机器人运行造成散落在场地上的物品在比赛过程中都不得用手对其进行移动、恢复、改变，包括裁判在内。14.失去接触：如果机器人处于自主模式，并且与物体失去接触，那么该物体将保留在原地。15.预备模式：在比赛开始前或在每次启动前，机器人处于预备模式。这个时候，机器人必须完全处于基地内，队员可以用手进行必要的处理，如维修、更换附加装置、安装或卸载物体、调整机械结构、按开关、给传感器信号以及瞄准。16.出发位置：机器人启动时，机器人的每一部分及与它相连的任何物体必须完全在基地里。17.启动程序：允许参赛队用以下三种方式启动机器人：按下按钮、给传感器信号、等待一个正在运行或停止的程序继续运行。在整个启动过程中不允许队员以其它方式操作机器人。启动后，机器人进入过渡模式。18.过渡模式：启动后到出机器人完全驶出基地前，机器人处于过渡模式中。此时，机器人不能进行任何操作但可以携带与机器人已经有接触的物体离开基地（机器人携带物）。在机器人处于自主模式前，不允许与物体失去接触或与物体接触。在过渡模式中，如队员碰到机器人，那么必须进入预备模式，这时队员可以对任何物体进行操作，但不会进行接触处罚。19.自主模式：当机器人在基地外面时，机器人处于自主模式，在机器人完全返回基地前，可以自由的执行任务。如果队员在自主模式中接触机器人（称为“营救”），必须进入预备模式；同时获得接触处罚。当机器人的所有部分回到基地范围后（掉落和释放在场地上物体除外），机器人才能解除自主模式，转为预备模式。20.肌肉动作：机器人启动后在完全离开基地前不允许非用于驱动机器人前进的电机转动，违者可由裁判强制退回预备模式。21.机器人损坏：在比赛过程中，机器人部件掉落而导致机器人损坏，本届比赛不允许任何人在比赛过程中手动取回掉落的部件。22.场地损坏：除了规则中允许的，参赛队不允许触碰基地外的任务模型，不允许机器人毁坏任务模型，队员不可以用手按压基地以外的场地纸，以辅助完成任务。参赛队必须使用比赛提供的任务模型，而不能携带相同的复制品到比赛区域，不能动手修复场地模型。如果有其它人为情况引起的模型破坏、故障、移动、激活（而非机器人的正常动作引起的），裁判可应队员申请将其恢复，并根据情况确定得分情况。有意损坏场地的行为将受到警告，并将导致失去得分。23.干扰：除了需完成跨在两个场地中间的任务时，双方机器人可能碰面，其它任何情况下机器人不允许以任何方式干扰对方的机器人、场地和策略。24.分数判定：为减少争议，比赛结束后，再根据场地上情况来判定分数。如果已经完成的任务被机器人在比赛结束前意外破坏了，就无法得到该分数。25.比赛结束：每场比赛结束后，裁判未完成计分前,除原位关闭正在运行的机器人外，不允许任何人去碰场地上的东西，裁判独立逐一核对场地上任务得分情况并口头通报参赛队员，队员不得带走任务模型。然后后由裁判督促队员恢复场地模型。26.比赛任务确定：本届“动物之友”的比赛每场比赛每轮次需要完成的任务不确定，将在开赛检录完毕后抽签决定。每轮比赛在所有备选任务中抽取不超过5个任务为当轮取消的任务，有至少1个小时时间给予相应的调试，然后所有编程调试用电脑集中封存，主机各自保管。在比赛中完成当轮比赛被未被取消的任务可以有效得分，被取消的任务，与其直接相关的得分道具（不论是否与其它任务有关）都将不会出现在比赛赛场上，扣分用品将在基地，水晶胶钩纸仍旧在原位。FIRST工程挑战赛——“动物之友”竞赛记分表组别:轮次:参赛队：完成的任务分值数量得分完成的任务分值数量得分运送鲨鱼目标区17放归熊猫10目标区210恢复相机15无接触奖励20养蜂蜂巢中没有蜂蜜12导盲犬15蜂蜜全在基地内15保护动物20安装假肢宠物安装了假肢9喂食10回到农场目标位15仿生悬挂白色壁虎15收回完整海豹10悬挂机器人32收回牛奶10自动挤奶牛奶粪便都滚出15储存牛奶牛奶在斜坡20只有牛奶全滚出20斜坡只有牛奶30驯养和研究狗和驯养师在12斜坡竖立牛奶40动物学家完全在15收集至少7个盘状粪便20盘状粪便样本在5接触处罚（最多5次）-6所有任务的总得分完成时间:总分表中不得留有空白，无数据的空格必须用“/”划