青少年电子信息智能创新大赛
赛项说明
类别:智能机器人类
名称:智能运输器开源主题赛
中国电子学会普及工作委员会
中国电子学会科普培训与应用推广中心
2022 年 7 月
一、比赛简介
2017 年 7 月,国务院发布《国务院关于印发新一代人工智能发 展规划的通知》,指出要“实施全民智能教育项目,在中小学阶段设 置人工智能相关课程, 逐步推广编程教育, 鼓励社会力量参与寓教于 乐的编程教学软件、游戏的开发和推广。”本赛项是在大力发展创客 教育与 STEAM 教育的基础上为提高青少年创新创造能力,实践动手 能力和解决实际问题能力而设立的。通过竞赛方式, 在广大青少年群 体中普及智能硬件、机器人、工程设计相关知识, 培养青少年的创新 思维和创新意识,锻炼青少年的创造能力、解决实际问题和交流合作 的能力。 根据教育部《2021—2022 学年面向中小学生的全国性竞赛 活动名单》, 由中国电子学会主办的“世界机器人大会青少年电子信 息智能创新大赛”是可正规开展的中小学生“自然科学素养类”竞赛 活动之一。本活动主要包括“电子科技”“智能机器人”“软件编程” 三类赛事。
本竞赛项目名称为--智能运输器开源主题赛。智能运输器由参赛 选手根据本比赛主题采用开源硬件自行设计制作。项目分为现场比赛 和技术展示两部分。现场比赛内容, 参赛选手控制自己设计制作的机 器人在规定的比赛时间内, 分别采取手动和自动的方式,将不同颜色 的积木块运送到制定位置。技术展示部分, 专家评委对参赛机器人所 采取的方案和程序控制等进行综合评判。
二、比赛主题
比赛主题为 “开源世界,智造•成长”。
三、比赛内容
(一) 通用内容
比赛过程将全面检验参赛选手基于 Arduino/ESP32 开源平台的 技术实现能力, 鼓励参赛者动手创造,以此来提高青少年对机器人综 合技术的兴趣, 激发青少年的创新潜力。
比赛内容为两个部分:现场比赛部分和技术展示部分。
1.现场比赛部分: 在比赛规定的时间内, 智能运输器采用自动和 手动的方式, 将不同颜色的积木块,运送至收集区, 按照规则计算得 分(不同组别的比赛难度不同)。
2.技术展示部分:技术展示主要考察参赛队员的技术实力和对项 目开发的理解, 通过现场技术答辩形式完成。要求参赛者在规定的时 间通过 PPT 和智能运输器实物向评审专家展示团队文化、设计理念、 技术实现等内容。评审专家根据展示内容进行综合评判打分。
现场比赛和技术展示同步进行, 具体规则见第五部分“比赛规则 和得分”。
(二) 分级/分组内容
1.本赛项晋级过程包括初赛、地区赛(地区选拔赛) 和决赛(全 国总决赛)三个级别。
2.选手报名组别按参赛选手(在本年 9 月以后的) 在读学段分为 小学组、初中组和高中组。
3.本赛项以团队形式报名, 每团队人数为 2 人。
四、地区赛和决赛的比赛场地(道具)
(一) 比赛场地
小学组、初中组、高中组的比赛场地尺寸相同。不同组别积木块 的种类和放置不同。
比赛场地四周有围挡,围挡高度为 10cm。围挡内部的净尺寸为 4.8m(长度)×2.4m(宽度),详细尺寸详见附件三。
比赛场地分为 A、B 区,A、B 两区中间有 60mm×40mm(宽 x 高) 的隔离带,隔离带下表面和边框下表面齐平, 如图 1-图 3 所示。
图 1 比赛场地示意图
图 2 比赛场地 45 度俯视示意图
图 3 比赛场地 A 区 45 度俯视示意图
小学组比赛场地内积木块数量和布置如图 1 所示。
初中组比赛场地内积木块数量和布置如图 4 所示。和小学组相比, 初中组和高中组在黄色积木块区域混入了扣分项的黑色积木。
图 4 初中组比赛场地示意图
高中组比赛场地内积木块数量和布置如图 5 所示。
(二) 比赛道具说明:
比赛使用彩色积木块,尺寸为 30x30mm,重量 20~30 克。其中 红色 9 块、黄色 144 块、蓝色 4 块、绿色 4 块、(初中组另有黑 色 12 块,高中组另有黑色 24 块)。颜色值见图 6。
图 6 积木块及印刷颜色值
(三) 比赛地图
比赛地图材质为白色宝丽布, 地图为黑色喷绘。地图循迹线位置 和宽度详见附件四。
五、 地区赛和决赛的比赛规则和得分
(一) 现场比赛规则
1.本次比赛的原则为非禁止即许可;
2.比赛要求智能运输器在规定的时间内使用手动或自动方式, 将 收集到的木块置于“收集区”内, 依照木块颜色以及堆叠方式给予相 应分数;
3.现场比赛时间共 6 分钟,分为准备、比赛、撤场三个阶段, 其 中比赛阶段, 分为自动阶段和手控阶段两个部分组成, 各阶段时间分
配详见表 1;
表 1 现场比赛时间分配表
准备阶段 | 2 分钟 | |
比赛阶段 | 自动 | 30 秒 |
手动 | 90 秒 | |
撤场阶段 | 2 分钟 |
4.每支参赛队伍有 4 次比赛机会,每次比赛分别和不同的队伍合 作。详细场地和时间请各参赛队按照《现场比赛顺序表》进行(该表 将在比赛前的领队会议期间发放)。规定时间内未上场的队伍按弃赛 处理;
5.比赛取 4 次比赛的平均值作为最终成绩;
6.比赛时每支队伍派两名选手参加, 在 2 分钟准备阶段内, 一名 选手负责准备智能运输器, 另一名选手协助赛场裁判放置积木块;
7.比赛准备阶段要求智能运输器位于发车区内,运输器水平投影 不得超出发车区边线外侧;
8. 自动比赛开始时,遥控器放置于操控台, 待裁判发出指令后点 击启动按键智能运输器进入自动比赛阶段, 自动比赛阶段选手不得触 摸遥控器。自动比赛阶段结束,选手方可使用遥控器;
9.手动比赛阶段, 待裁判发出指令后,操控手开始操作智能运输 车,比赛期间操控手不得离开操控区;
10.如参赛队智能运输器在整个比赛阶段没有离开发车区,该参 赛队按弃赛处理;
11.比赛阶段,任何一方的参赛队车轮不得进入对方比赛场地及 场地上方,如进入,该参赛队本轮得 0 分;
12.在比赛阶段,参赛队员不得与智能运输器有任何接触,如有 接触,该参赛队本轮得 0 分;
13.每块场地设置摄像头, 分别在 30 秒和 2 分钟时拍摄收集区的 积木数量;
14.积木块在收集区内有序堆叠,以避免现场裁判不能根据拍摄 的照片确认积木的数量。如此情况发生, 由现场裁判根据实际情况裁
决;
15.比赛结束,一名队员协助裁判恢复场地积木块,另外一名队 员等待现场裁判查看积木数量计算得分后签字离开;
16.当前场次队伍进行比赛时,下一场次队伍在场边做好上场准 备;
17.不得使用其他参赛队的智能运输器进行比赛,如发现,两支 参赛队直接取消比赛资格;
18.比赛过程中,不得采用技术手段干扰参赛队伍的控制信号, 一经发现,取消比赛资格;
19.在比赛期间,智能运输器不得带离赛场;智能运输器的主控 芯片除正常维修调整外,不得更换。一经发现,取消比赛资格。
(二) 现场比赛得分
比赛分为现场比赛部分和技术展示部分,得分规则如下: 1.现场比赛部分得分规则:
比赛成绩由“收集区”内的彩色木块计算得出。不同颜色的木块 都有各自的基础分值和倍增率。其中“倍增率”用于发生积木出现上 下堆叠时, 在计算“基础分值”之和后还需要乘以最上方木块的“倍
增率”,以此鼓励参赛者多堆叠积木块。
不同颜色的积木块分值见表 2:
表 2 彩色积木块分值表
基础分值 | 倍增率 | |
黄色 | 1 | X1 |
蓝色 | 2 | X2 |
绿色 | 3 | X3 |
红色 | 4 | X4 |
黑色 | -4 | 无 |
当几块积木竖向堆叠在一起时,最顶端的积木有积分倍增作用 (若顶端为黑色块则取下方非黑色块计算倍增值)。如图 7 所示, 得 分计算公式为:
得分=所叠积木块的基础分值相加之和 X 最顶端颜色块倍增率
图 7 堆叠积木计算示例
注意, 只要发生叠加就要计算倍增值,除非出现所叠都为黑色块
的情况(黑色积木没有倍增率)。如图 8 所示。
图 8 黑色积木发生堆叠情况
如果堆叠时发生每一层都有多个积木块的情况,选择分值较大的 一个积木做为有效积木块, 如图 9 所示。
图 9 计算堆叠单层有多个木块的方法
另外, 积木必须位于收集区内, 压制收集区边线的积木(无论在 线内还是线外) 都按照无效处理。
其它注意事项如下:
(1) 自动及手动阶段时间截止时, 智能运输器应当移动至收集 器外侧, 且智能运输器不得和积木块有任何接触, 如有接触, 按无效 处理;
(2) 自动及手动阶段得分为比赛结束时,收集区内积木的总得 分。本轮现场比赛的得分为自动阶段得分和手动阶段得分之和减去本 轮违规扣分;
(3) 当一方的两支队伍中有一支队伍弃赛时, 弃赛队伍的得分 为 0 分;另一支参加比赛的队伍自动阶段和手动阶段的得分按照场地 实际得分的 1.5 倍计算;
(4) 参赛队一共有 4 次比赛机会, 现场比赛得分为四次比赛的 平均分。
(三) 技术展示及得分
参赛队除了进行现场比赛外,还需听从裁判的安排进行技术展示 答辩。只有通过答辩的队伍其比赛成绩方视为有效。
每支队伍技术展示的时间为 10 分钟。参赛者在规定的时间通过 PPT 和智能运输器实物向评审专家展示团队、技术实现、设计理念等
内容。评审专家根据展示内容进行综合评判打分。
PPT 内容包括但不仅限以下几点:
(1)团队介绍(500 字以内, 包括团队名称、团队口号、竞赛理 念、成员姓名、性别、年龄及成员个人分工及特长介绍);
(2)设计理念(500 字以内, 技术平台、设计思想、实现主要过 程);
(3)制作过程中的图片或影像资料;
(4)器件清单;
(5)非标准结构件的加工图纸;
(6)智能运输器的控制程序。
技术展示部分总分 40 分,具体项目得分详见表 3
表 3 技术展示部分分值表
项目 | 总分 |
团队介绍 | 8 |
智能运输器的设计理念 | 8 |
制作过程中图片和相关资料 | 4 |
器件清单 | 4 |
非标准结构件图纸的电子文档 | 4 |
智能运输器程序 | 12 |
(四) 违规扣分
当发生如表 4 所示情形时, 扣除相应分数,乃至勒令退赛。
表 4 违规扣分分值表
不能提供作品的任何技术文档 | 勒令退赛 |
准备阶段超时 | -5 分 |
比赛自动阶段触摸控制器, 按裁判提醒次数扣分 | -2 分/次 |
撤场阶段超时 | -5 分 |
将积木从本方区域投掷到对方区域,本方扣分 | -2 分/个 |
(五) 比赛总得分
各支队伍的总成绩为现场比赛得分与技术展示得分之。勒令退赛的队伍比赛总得分为零分。
六、 参赛技术要求
1.智能运输器主控芯片的采用如下类型:
Atmega328P、Atmega2560、Atmega32U4、ESP32。
2.遥控通讯方式:红外、蓝牙、 WiFi 或 2.4G 等。遥控器可以 采用手机 App 或者其它类型遥控器。遥控器能实现手动和自动操作 的功能切换。
3.智能运输器必须在明显位置设置电源开关,用于切断运输器电 源。智能运输器电源电压不得超过 12V。
4.智能运输器结构件材料不限。
5.智能运输器传感器、执行器规格不限。
6.智能运输器的原始外形尺寸(长×宽×高)不得大于 400×300 ×400mm,比赛后车体可以自由伸展。
7.智能运输器的重量不限。
8.经检录合格的智能运输器方可参加比赛。
9.初赛自备电脑。电脑操作系统: Mac OS、Win 10 或以上操作 系统;浏览器采用谷歌浏览器(69.0 版本以上)、firefox,IE11 以 上,推荐使用 chrome。
七、 奖项和晋级
地区赛奖项,详见各地区赛事文件。
决赛奖项,详见大赛官网。
地区赛晋级规则依据大赛组委会统一规定执行。
八、 比赛流程
(一) 报到
领取比赛资料和参赛证件,核对签到表名单上的参赛队员信息是 否正确。
(二) 赛前检录
赛前检录分为如下四个步骤流程:
步骤一: 运输器外形尺寸检查。
步骤三: 检查主控芯片
步骤二: 抽取参赛号码
步骤四: 拷贝 PPT、运输器拍照
参赛选手随机抽选的参赛号码作为各参赛队在比赛期间的唯一 识别号。不贴、涂改、撕毁比赛号码标签的参赛队, 比赛裁判有权取 消其比赛资格。
(三) 适应场地
各参赛队根据赛前检录时抽取的参赛号码, 按照《适应场地顺序 表》中的时间和顺序做好准备。
每支队伍至少有 1 次适应比赛场地的机会。
(四) 现场比赛和技术展示
各参赛队根据赛前检录时抽取的参赛号码, 按照《现场比赛顺序 表》中的时间和顺序做好准备。
每支队伍有 4 次现场比赛机会。
各参赛队根据现场裁判的安排进行技术展示。
十、赛程安排
具体日期详见大赛官网。
赛程拟为一天, 时间安排如下:
上午 | 报道,领取比赛手册 |
检录,比赛规则说明 | |
适应场地、技术展示 | |
下午 | 现场比赛、技术展示 |
十一、其他说明
(一)基本比赛要求
1.组委会工作人员(包括裁判及专家组成员),不得在现场比赛 期间参与任何对参赛选手的指导或辅导工作, 不得泄露任何有失公允 的竞赛信息;
2.参赛选手须提前 15 分钟入场,按指定位置就座。比赛过程中 不得随意走动, 不得扰乱比赛秩序。
(二)裁判和仲裁
1.初赛、复赛和决赛的裁判工作根据比赛内容和规则执行;
2.比赛采用的是比赛结果即时发布制。如果参赛选手对裁判结果 有异议, 应当于当天比赛结束公布成绩后 2 小时以内提出申诉; 申诉
采用在线提交方式,并具体说明在比赛过程中疑似异常情况的时间、 相关人员、异常内容、相关证明资料(照片或视频等材料可在线下提 交)和对比赛结果不满的原因;
申诉仲裁小组在接到申诉意见后,将视需要组织评审专家进行复 核评估, 并在 1 个工作日内将处理意见反馈给申诉人;
3.复赛仲裁由地区选拔赛组委会仲裁组完成, 不跨区、跨级仲裁; 决赛仲裁由决赛组委会申诉仲裁小组完成。
(三)比赛规则的解释权归大赛组委会。
(四)其他
1.如本赛项说明中存在与大赛组委会要求不一致的情况,以大赛 组委会最新要求为准。
十二、报名联系
大赛组委会认可本赛项由中国电子学会科普培训与推广中心和 相关承办机构共同举办本赛项。承办机构名单见大赛官方网站。
技术咨询电话: 13601195010、18910955983
大赛监督电话: 010-68600710、68600718、68600721、68600724
大赛监督邮件: kepujingsai@163.com
大赛官方网站: www.kpcb.org.cn
中国电子学会
世界机器人大会青少年电子信息智能创新大赛组委会 2022 年 7 月
附件三:比赛场地尺寸示意图:
附件四:比赛场地循迹路径尺寸示意图:
说明:循迹路径宽度为 1 厘米。