第三届潍坊市中小学智能机器人大赛

附件3:第三届潍坊市中小学智能机器人大赛机器人灭火竞赛规则一、任务机器人灭火是模拟现实家庭中机器人处理火警的过程。制作一个由计算机程序控制的机器人，在一间模拟平面结构的房间里运动，找到一根代表房间里火灾点的正在燃烧的蜡烛并尽快将它扑灭。二、标准1、模拟房子平面结构和特性机器人灭火竞赛的场地平面结构示意图见《规则附件》。示意图中的尺寸供练习和实践时参考，竞赛场地的实际尺寸与示意图给定尺寸基本相同，但允许有1cm范围内制作误差。最终竞赛场地以当天现场提供为准。模拟房间的墙壁高33cm，材质为木板。墙壁为白色。竞赛场地地板为黑色的光滑木制表面。地板允许有接口，但接合处平整并同样的黑色。有一些机器人可能采用泡沫、粉末或者其他物质来扑灭蜡烛火焰，所以当每一场竞赛后应清理场地，但不保证每一个机器人在该次竞赛过程中，地板都能保持完全黑色。竞赛场地模拟房间里的整体地面是水平的，没有斜坡和楼梯。场地平整度要求：小于0.3cm水平误差并在不连续区域。房间所有走廊和门框的宽度均不小于46cm。门框上并没有门，在门框所在地面上用一条2.5cm宽的白线表示房间入口和门。机器人将被要求从竞赛场地中代表起始位置的白色正方形开始，如示意图中标有“H”的正方形，代表起始位置。实际竞赛场地并不标记“H”。代表起始的位置白色正方形为30cm×30cm边长，正方形的对角线交点将设在46cm走廊的纵向中心线上。在场地示意图中代表起始位置的正方形右侧的墙壁，示意图中没有标注缺口。竞赛场地这一部分墙壁可以移开，让参赛者比较方便地设置机器人。机器人必须在白色正方形中启动。可以用一些装置来校正机器人在正方形中的位置。一旦启动，它可以在竞赛场地中向所希望的横向或纵向运动。2、场地照明竞赛场地周围的照明等级在组织比赛时才能根据实际场地条件确定。参赛者在竞赛前可以有时间了解场地及周围环境灯光等级。竞赛期间的照明条件是相对稳定不变的，因此，不会为迁就个别竞赛者的要求进行调整。机器人灭火竞赛具有一定挑战性的特点之一就在于机器人应能够在一个含不确定照明、阴影、散光等实际情况的环境中运行。3、机器人机器人的尺寸（包括机器人的触角、探测物及装饰物）:30CM×30CM×30CM。机器人的重量、制作材料、产品型号等不作限制。4、蜡烛蜡烛的火焰代表房间内机器人试图找到并扑灭的火源。火源的火焰位置有效高度（指火焰底部距场地表面的距离）在15cm至20cm之间，火焰本身高度将控制在2cm至3cm之间。否则，将会调整或更换蜡烛。蜡烛是直径1.5-2cm的白蜡烛。当蜡烛的火焰位置在上述的有效高度范围内，机器人启动之后，要求机器人能发现蜡烛，而不管此后蜡烛火焰具体高度是多少。蜡烛被安装在一个7cm（长）×7cm（宽）×3cm（高）的涂了半光泽黄色的木质基座上。5、传感器在没有与其他规则和规范有抵触的情况下，对传感器的型号没有限制。6、电源竞赛场地提供220V/50HZ交流电源。参赛选手的机器人或计算机需要使用交流电源，请自备足够长的导线和电源插座。7、导线如果机器人需要外部计算机来指导或提供电源，应使导线足够长，让机器人可以到达比赛场地的任意一个区域。导线可以拖在行进的机器人后面由参赛者提拿在空中。8、家具竞赛场地内有一件模拟家具。由抽签确定房间号之后，这件模拟家具将摆放在该房间的示意位置。机器人可以接触模拟家具，但是不能推开该模拟家具（推模拟家具算比赛终止）。模拟家具是一个不大于12cm直径的涂了半光泽黄色的钢柱，柱高30cm、重大于3公斤。现场实地摆放的模拟家具完全有可能会挡住机器人观察蜡烛的视线或者机器人要绕过模拟家具才能接近蜡烛，这也是竞赛的趣味性、真实感和挑战性组成部分之一。机器人由于模拟家具可能会挡住它的视线，也许要从不同角度来查看房间，如果蜡烛就在模拟家具的后边，机器人要能够确定接近蜡烛的最佳路径。三、规则1、机器人运行机器人一旦启动必须在没有参赛选手的干预下自动控制，即：机器人必须是由计算机程序控制，而非人工现场控制。机器人在运行过程中可以碰撞或接触墙壁，但是不能标记和破坏墙壁。机器人当经过竞赛场地时不能把任何东西留在后面，并且不能在竞赛场地留下任何可以帮助它运行的标记。如果裁判认为机器人编制的程序是在故意冲撞竞赛场地（包括墙壁和模拟家具），该机器人将被取消参赛成绩或资格。机器人在扑灭蜡烛前必须已经主动寻找到了蜡烛火焰，而不是碰巧喷出CO2熄灭了蜡烛火焰。机器人搜救与回家：机器人灭火后才能进行搜救。初中队如选择搜救任务，那么必须完成搜救后才能回家。小学队如选择搜救、回家两项任务，那么必须完成搜救后才能回家（选择搜救的同时必须选择回家，选择回家的同时可以不选择搜救）。如参赛队搜救任务没有完成，那么即使回家成功也算作无效。搜救对象放在存在火源的房间中。在房间中靠墙壁，有一个半径为15cm半圆形的2.5cm宽的白线，搜救目标是一个位于圆心位置的白色竖立的胶卷盒(柯达牌、盒盖在上方)。机器人在进入白圈后，必须做出搜救动作，拾起胶卷盒才算作有效搜救。在“回家”途中如果搜救目标没有被携带，仍然算作无效搜救。机器人运行过程中，任何时刻胶卷盒被推出或撞出白圈都算作搜救无效。搜救无效回家也无效2、熄灭蜡烛机器人不能运用任何破坏性的或危险的方法来扑灭蜡烛。它可以运用类似水、空气、CO2等,或者使用机械方式，但是禁止使用任何危险的或可能破坏竞赛场地的方法或物质。比如，不能通过燃放爆竹产生冲击来使蜡烛熄灭，也不能通过碰倒蜡烛而使蜡烛熄灭。蜡烛在燃烧时不允许被撞倒。如果机器人在进行灭火动作的过程中碰撞蜡烛，机器人运行成绩仍然有效。机器人扑灭蜡烛的过程中所产生的杂物，例如：水、发酵粉、生奶油等遗留物，将在该次竞赛之后的间歇时间由裁判进行清理。机器人在试图扑灭火焰前必须到达距离火焰30cm以内。在距离火焰点水平距离30cm的圆圈（弧）上有一条2.5cm宽的白线，机器人在扑灭火焰之前必须有一部分是处在该圆圈（弧）内。如果蜡烛被撞倒或机器人在扑灭火焰之前任何一部分都不在圈（弧）内，则按未完成灭火任务处理。3、蜡烛位置由抽签确定房间号之后，蜡烛将随机摆放在该房间的任意位置。在机器人所经历的三次比赛中，蜡烛至少放在两个以上的房间里（小学组除外）。4、传感器禁止参赛选手在模拟房间的墙面或地面放置任何标记、“灯塔”或反射物来帮助机器人导航。竞赛场地周围灯光可能是具有红外线、可见光和紫外线的光源，如果机器人使用光传感器找蜡烛或探测墙壁和模拟家具，设计者应采取措施避免这些光源对它的影响。5、安全如果现场裁判认为机器人的行为对人员或设备有危险或可能有危险，现场裁判员可以随时终止竞赛。参赛机器人不能使用任何易燃易爆物质。四、竞赛1、竞赛方式（1）在小学组竞赛中，蜡烛将随机放在三个房间（这三个房间全部是靠墙的房间）中，可以选择采用回家、搜救模式。（2）在初中组竞赛中，蜡烛将随机放在四个房间中，必须采用回家模式，可以选择采用搜救模式。（3）在高中组竞赛中，蜡烛将随机放在四个房间中，完成灭火任务之后，须完成搜救模式和回家模式。2、竞赛顺序参赛选手和所制作的机器人通过随机方式进行编号，并以该编号从小至大的顺序来确定参加竞赛的先后次序。竞赛顺序一旦排好不再改变。每一轮竞赛开始时间不固定，它取决于所有参赛选手完成竞赛的时间。所有机器人必须按照规定的顺序进行比赛。在所有机器人第一轮比赛结束后再开始下一轮的比赛。在两轮比赛之间，参赛选手可以调整、修改和修理机器人，但不允许更换机器人。赛前对参赛机器人进行录相或拍照。前一个机器人比赛时，后一个参赛选手应做好准备工作，等待裁判员点录。每个队员有2分钟时间进入赛场准备，准备工作完毕后示意裁判。2分钟内没有准备好的机器人将丧失这一轮比赛资格并被记录为一次无成绩，但不影响参加下一场比赛。参赛队员进入竞赛场地将机器人准备好并放入竞赛场地后，示意裁判可以启动机器人，然后再进行抽签确定蜡烛和模拟家具的摆放位置并由裁判放好。由裁判来启动机器人进行比赛。3、时间限制机器人可以用人工、声音控制方法启动。人工只能按一次开关，声音启动只能发一次声音。机器人找到并熄灭蜡烛的最长时间限制为3分钟。在3分钟之后仍未扑灭蜡烛火焰，该参赛选手及机器人的该轮比赛将被裁判终止。回家模式下，机器人回家的最长时间是2分钟。搜救模式时间为1分钟，以熄灭蜡烛后计时。机器人在比赛中进入转圈状态，并且转了5个同样的圈，则该轮比赛将被裁判终止。机器人启动后，在灭火过程中，超过30秒没有做出任何动作，该轮比赛将被裁判终止。机器人必须先熄灭蜡烛后方可搜救，否则视为无成绩。五、评分标准1、得分（1）得分=实际时间×启动模式系数×房间系数×搜救系数×回家系数。（2）在本次竞赛中，每个参赛选手有三轮比赛机会。成绩取三次得分中两次好的得分相加。两次被终止比赛的机器人将不记录成绩。最终以得分最低的机器人为胜出，该机器人制作者为优胜者。最终得分的计算还将取决于以下阐述的许多因素。2、运行模式：对于所有机器人灭火竞赛，得分越低，成绩越好。（1）标准运行：这种模式下，机器人运行在除了墙壁以外没有障碍物没有斜面的竞赛场地上。机器人靠人工启动（开始寻找蜡烛）。标准模式得分系数是1.0。（2）声音启动：机器人不是由人工按按钮来启动，而是接收到声音信号后启动为声音模式。裁判员发出开始比赛信号后，由裁判员用蜂鸣器发出的5秒钟声音信号启动机器人。裁判员要避免机器人因错误地检测到干扰的噪声而被启动，如该机器人因错误地检测到干扰的噪声而被启动，可再次摆放好机器人并重新抽签。声音信号只能发出一次。声音信号发出后，机器人在5秒钟之内未启动，视为该轮比赛终止。比赛中的发声器由组委会配发给裁判员。声音启动模式的得分系数是0.9。（3）回家模式：机器人熄灭蜡烛或完成搜救后，回到代表起始位置的圆圈内。不要求按原路返回及选择最优路径，但在回家路上不能进到房间里(进入房间里，回家任务失败)。机器人的任何一部分进入代表起始位置的圆圈内，就认为机器人完成回家，而不必和开始位置完全一样。经过起始位置后机器人仍继续前进，停止后机器人的任何部分都没有进入起始位置，算作回家无效。如果机器人没有回到起始的位置内或回家时间超过2分钟，该机器人就不能被视作执行了回家模式。实际时间分数只计机器人找到并熄灭蜡烛和搜救的分数。回家模式的得分系数是0.8。（4）搜救模式：高中组的机器人熄灭蜡烛后，进行搜救。搜救时间超过1分钟则视作机器人没有完成搜救，本轮比赛结束。搜救模式的得分系数是0.6。3、房间系数为了使竞赛更具真实性及鼓励创造更聪明的机器人，增加竞赛过程的不确定性，减少运气成分的影响，引入了房间系数。每一轮竞赛中，该轮的房间系数乘以该轮所用时间为最终得分。机器人找到蜡烛前搜索的房间越多，房间系数值越小，得分越少。（1）搜索1个房间，房间系数为1.0（2）搜索2个房间，房间系数为0.85（3）搜索3个房间，房间系数为0.50（4）搜索4个房间，房间系数为0.35机器人按什么顺序搜索房间不作要求。计算房间系数的因素是：从机器人开始启动到最后一次找到蜡烛(找到蜡烛的标志动作为:启动灭火动作)这一时间内搜索的房间数。机器人明显接触到门框白线就视作机器人搜索了该房间。重复搜索同一个房间，不被重复计算。4、实际时间：在裁判员发出比赛开始信号时，比赛开始计时。实际时间分为：有效实际时间和无效实际时间。有效实际时间：是机器人完成各项任务（包括比赛规定项目和自己申请的项目）的时间总和。无效实际时间的计时如下：比赛中没有发现蜡烛(发现蜡烛的标志动作为:启动灭火动作)，实际时间的计算：以3分钟时间计分。比赛中最后一次找发现蜡烛(发现蜡烛的标志动作为:启动灭火动作)没有熄灭蜡烛，实际时间的计算：以机器人进蜡烛所在房间的时间计分。比赛中没有完成搜救任务，以熄灭蜡烛的时间计分。比赛中没有完成回家任务，以完成熄灭蜡烛的时间计分（有搜救任务的按完成搜救任务的时间计分）。5、可靠性：灭火机器人的可靠性和它的快速性一样重要，三次灭火都成功的机器人最终得分减10%。最终得分是机器人两次最好成绩之和。三次灭火都成功的可靠性系数为0.9，两次成功的可靠