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第二十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，可以在赛前公布的比赛场地上，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“垃圾分类助力环保”。实行垃圾分类，关系广大人民群众生活环境，关系节约使用资源，也是社会文明水平的一个重要体现。将生活垃圾分为四类：可回收物、有害垃圾、厨余垃圾、其他垃圾，对应的垃圾桶以蓝、红、绿、灰四种颜色表示。我们应以生活垃圾分类为载体，培养一代人良好的文明习惯、公共意识和公民意识；开展青年志愿活动，鼓励和引导青少年积极参与生活垃圾分类；动员家庭积极参与，大力传播生态文明思想和理念，引导家庭成员从自身做起，自觉成为生活垃圾分类的参与者、践行者、推动者。本届比赛通过用机器人模拟垃圾分类，加深青少年对生活垃圾分类的了解，培养青少年的创新科技探索能力，为改善生活环境作努力，为绿色发展、可持续发展作贡献。3比赛场地与环境3.1场地图1是比赛场地的示意图，待命区的位置将在赛前发的赛题中确定。图1比赛场地示意3.2赛场规格与要求3.2.1机器人比赛场内部是拼装块拼接而成。场地四周装有白色木质围栏，栏高200mm，厚15～20mm。为提高参赛队应变能力，正式比赛的场地会有变化，场地长度为3000～6000mm，宽度2000～4000mm；基础拼装块为用厚15～20mm、长500mm、宽500mm的木工板，有可能进行100%-200%的等比例放大，场地道具尺寸不变，淡蓝色的8块拼装块可换。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固定拼装块上。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2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3所示。图3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，也可能会出现没有引导线的空白或者有彩色图案的拼装块，等等。3.2.7比赛场地尺寸的允许误差是±5mm，拼装块尺寸的允许误差是–3mm，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开始行动4.1.1比赛开始前，机器人上预装有1个“环卫工人”模型，模型如图4所示。4.1.2机器人要把1名“环卫工人”，送到某个固定拼装块上的规定分区内，运送过程中，“环卫工人”可以与地面接触。到规定分区后，“环卫工人”模型不能压住黑色引导线。4.1.3将“环卫工人”送到规定分区且直立的“环卫工人”记60分，送到但模型倒下扣10分，“环卫工人”模型压住黑色引导线扣10分，机器人完全脱离该任务拼装块后裁判员记分。4.1.4获得50分就算完成“开始行动”任务。图4环卫工人模型4.2全城动员4.2.1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。完成全城动员任务可与其它任务混合完成，不需要是连续的。在全城动员过程中也可以通过十字线拼装块。如果不指定全城动员任务，通过所有非十字线拼装块和转弯标志均不记分。4.2.2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。4.2.3在全城动员任务中获得50分就算完成了任务。4.3道路清理4.3.1尚待移除的“杂物”用去掉标签（或在罐外包一层铝箔）的标准355ml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。“杂物”被布置在黑色引导线或它们的交叉点上，具体位置另定。4.3.2移除“杂物”的标准是把它移动到不再与黑色引导线接触的地方，且不得超出该任务拼装块，机器人完全脱离该任务拼装块，裁判员记分。在完成此任务期间，除完成“全城动员”任务外，不得穿插其它任务，一旦插入其它任务，本任务即告结束，但已有的得分有效。4.3.3机器人每成功移除一个“杂物”计10分。全部移除，加计20分。4.3.4获得50分就算完成“道路清理”任务。4.4竖立标志4.4.1一个印有垃圾分类图案的标志牌（如图5所示），标志牌为80mm×50mm×30mm的长方体，平放在某个固定拼装块上，要求机器人将其直立起来（标志最长的方向垂直于地面），不得超出原有拼装块，且不得压住引导线。图5垃圾分类标志4.4.2标志直立记60分，标志超出原有拼装块扣10分，标志颠倒扣10分。机器人完全脱离该任务拼装块后裁判员记分。4.4.3得到50分即为完成“竖立标志”任务。4.5垃圾分拣(1)4.5.1在某一个十字拼装块上堆放着4个边长均为20mm的立方体代表不同“垃圾”，其中2个绿色立方体代表“厨余垃圾”，2个灰色立方体代表“其他垃圾”，这4个立方体彼此之间没有粘接。不同颜色立方体的位置是随机的，可能的摆放方式如图6所示。机器人行驶到该拼装块内，将尽可能多的立方体装入到机器人上，使得这些立方体与地面不再接触，并将这些立方体运送到对应颜色的垃圾桶内。垃圾桶模型如图7所示，垃圾桶颜色分为四种，分别为：“可回收物”（蓝色）、“有害垃圾”（红色）、“厨余垃圾”（绿色）、“其他垃圾”（灰色），机器人可多次进出任务拼装块进行分拣，但不能穿插除“全城动员”外的其它任务，机器人最后一次完全脱离该任务拼装块裁判员记分。4.5.2分拣所用的垃圾桶尺寸如图8所示，垃圾桶尺寸为120mm×120mm×60mm，两个垃圾桶的位置由赛题公布。4.5.3正确分拣一个立方体到对应垃圾桶记20分。错误放置一个立方体扣20分。4.5.4获得50分就算完成“垃圾分拣(1)”任务。图6立方体的堆放方式图7垃圾桶模型12060Ø1001010101010101201001060图8垃圾桶模型尺寸4.6垃圾分拣(2)4.6.1在某一个十字拼装块上堆放着4-8个边长均为20mm的立方体代表不同“垃圾”，其中红色立方体代表“有害垃圾”；蓝色立方体代表“可回收物”。不同颜色立方体的位置和摆放方式随机，图9所示仅为其中一种摆放方式。机器人行驶到该拼装块内，将尽可能多的立方体装入到机器人上，使得这些立方体与地面不再接触，并将这些立方体运送到对应的垃圾桶内，机器人可多次进出任务拼装块进行分拣，但不能穿插除“全城动员”外的其它任务，机器人最后一次完全脱离该任务拼装块裁判员记分。4.6.2分拣所用的垃圾桶尺寸如图8所示，垃圾桶尺寸为120mm×120mm×60mm，两个垃圾桶的位置由赛题公布。4.6.3正确分拣一个立方体到对应垃圾桶记20分。错误放置一个立方体扣20分。4.6.4获得50分就算完成“垃圾分拣(2)”任务。图9立方体的堆放方式4.7神秘任务神秘任务的具体要求由比赛现场赛题给出，要求参赛机器人能够实现基本的巡线、抓取、放置、声光指示、颜色识别等功能。4.8返回4.8.1“返回”必须是最后一个完成的比赛任务。4.8.2“返回”的标准是机器人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。机器人完成任务过程中通过待命区和重试时机器人回到待命区不属于完成“返回”任务。4.8.3按要求完成“返回”任务可获得50分。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，也允许套材的混合使用。5.1每支参赛队只能使用一台按程序运行的机器人。5.2在待命区内，机器人外形最大尺寸不得超过长250mm、宽250mm、高300mm。在比赛开始后，机器人可以变形超出此尺寸限制。5.3机器人上必须展示参赛队编号。在不影响正常比赛的基础上，机器人可进行个性化的装饰，以增强其表现力和容易被识别。5.4每台机器人所用的控制器、电机、传感器及其它结构件，数量不限。但机器人的控制器、电机、传感器必须是独立的模块。机器人的重量不得超过3kg。5.5机器人上的所有零部件必须可靠固定，不允许分离或脱落在场地上。5.6为了安全，机器人所使用的直流电源电压不得超过12V。5.7不允许使用有可能损坏比赛场地的危险元件。5.8机器人必须设计成只用一次操作（如，按一个按钮或拨一个开关）就能启动。5.9机器人必须能原地旋转，旋转的次数可控。机器人还应在明显位置装一个可见光LED（颜色不限），它的开/关应可控。5.10参赛队不得使用遥控调试并记录数据的方式完成编程。6比赛6.1参赛队6.1.1每支参赛队应由2名学生和1名教练员（教师或学生）组成。学生必须是2020年6月前在学校注册的在读学生。6.1.2参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。6.2赛制6.2.1机器人综合技能比赛按小学、初中、高中三个组别分别进行。6.2.2比赛不分初赛与复赛。组委会保证每支参赛队有相同的上场次数，且不少于3次，每次均记分。6.2.3比赛场地上规定了机器人要完成的任务（在4.1～4.8的任务中选定，也可能有一些临时设定的任务）。小学、初中、高中三个组别要完成的任务数可能不同。6.2.4所有场次的比赛结束后，每支参赛队各场得分之和作为该队的总成绩，按总成绩对参赛队排名。6.2.5竞赛组委会有可能根据参赛报名和场馆的实际情况变更赛制。6.3比赛过程6.3.1搭建机器人与编程6.3.1.1搭建机器人与编程只能在准备区进行。6.3.1.2参赛队的学生队员检录后方能进入准备区。裁判员对参赛队携带的器材进行检查，所有器材必须是散件，除控制器和电机可维持出厂时的状态外，其它所有零件不得以焊接、铆接、粘接等方式组成部件。队员不得携带U盘、光盘、无线路由器、手机、相机等存储和通信器材，不得自带计算机。所有参赛学生在准备区就座后，裁判员把场地图和比赛须知发给参赛队。6.3.1.3参赛学生打开组委会提供的计算机后，根据所用的器材，安装相应厂家的编程软件。参赛选手在准备区不得上网和下载任何程序，不得使用相机等设备拍摄比赛场地，不得以任何方式与教练员或家长联系。6.3.1.4参赛学生在准备区有2小时的搭建机器人、调试和编制程序的时间。结束后，各参赛队把机器人排列在准备区的指定位置，封场，上场前不得修改程序和硬件设备。6.3.1.5参赛队在每轮比赛结束后，允许在准备区简单地维修机器人和修改控制程序，但不能打乱下一轮出场次序。6.3.2赛前准