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第十六届中国青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、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FerdinandFreiherrvonRichthofen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”（TheBeltandRoadInitiative；或OneBeltAndOneRoad，简称“OBAOR”；或OneBeltOneRoad，简称“OBOR”；或BeltAndRoad，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）—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。23.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机器人比赛场地的内部尺寸为长3000mm、宽2000mm。用厚15～20mm、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15～20mm。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。3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20～25mm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50mm×50mm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4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。5图5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80mm×50mm×30mm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放着6个边长均为20mm的蓝色立方体，彼此之间没6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如图8所示，5根长为250～300mm，截面积为6mm×6mm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。74.8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，要发出的字符现场给出，字符数为4个以上，莫尔斯电码提供给学生。4.9.2LED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8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160mm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），9机器人要设法取下支架上的乒乓球，并将其稳妥地放置在自己身上，与地面没有接触。4.11.2每取下一个乒乓球并放置到机器人上记18分，如果取下乒乓球但没有放在机器人身上则不记分，从支架上掉落到地面的乒乓球不再使用。4.11.3获得50分就算完成璀璨明珠任务。4.12返回4.12.1比赛结束前，机器人携带或不携带货物或明珠回到待命区4.12.2返回的标准是机器人及所携带的模型登上锥台并不再运动，且与锥台以外的任何表面（含围栏表面）没有接触。4.12.3机器人成功返回记40分，带回的每件货物（4.2.1中的红色立方体除外）记5分，带回的每个明珠记5分。4.12.4获得50分就算完成了返回任务。5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。参加机器人综合技能比赛的机器人限用竞赛组委会指定的机器人套材。只要有可能，也允许套材