科協(xié)2020 教育機器人工程挑戰(zhàn)賽主題與規(guī)則

1、教育機器人工程挑戰(zhàn)賽主題與規(guī)則賽事簡介教育機器人工程挑戰(zhàn)賽是中國青少年機器人競賽項目之一，要求參賽隊根據(jù)競賽主題與內容自行設計和制作機器人，現(xiàn)場編寫機器人運行程序，調試和操作機器人，在規(guī)定場地內完成競賽任務。參賽的機器人是程序控制的，可以在賽前公布的競賽場地上按照本規(guī)則進行競賽活動。在中國青少年機器人競賽中設置教育機器人工程挑戰(zhàn)賽的目的是檢驗青少年對機器人技術的理解和掌握程度，通過充滿科學性、綜合性、創(chuàng)新性、探索性、趣味性、競技性、變化性、協(xié)同性的競賽，激發(fā)我國青少年對機器人技術的興趣與求索，愛科學、愛創(chuàng)新、愛實踐、愛交流、愛合作，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際、動腦動手結合的能力。22020賽季主題萬物互

2、聯(lián)32020賽季主題萬物互聯(lián)隨著科學技術的發(fā)展，5G時代已經到來。5G的超強帶寬、極低延時具有極強的信息沖擊效應和廣闊的應用場景。遠程控制、自動駕駛、智能家居、智慧城市等等以前在科幻電影中的構想 將逐步變成現(xiàn)實。5G的廣泛應用給人們的想象力和實現(xiàn)力插上了騰飛的翅膀，讓人們的生活和工作變得更加便捷和高效。未來，琳瑯滿目的產品都將裝有微處理器，并通過5G網絡連接在一起。電視、空調等家用電器只需要通過語音甚至腦電波就可以輕松實現(xiàn)開關或功能的切換。家電產品會變得更加“聰明”，它們能夠了解家庭中每個成員的性格、愛好和操作習慣，通過智能識別來自主與使用者匹配，省去了反復調試產品的環(huán)節(jié)，十分人性化和智能化。

3、當然，科技的發(fā)展不會總是一帆風順的，在“萬物互聯(lián)”的時代，還會出現(xiàn)個人隱私泄露、信息安全缺乏可靠保證等各種問題。如何正確認識并積極解決這些問題，需要我們開動腦筋，群策 群力，尋找出破解難題的辦法。在本屆競賽中，參賽隊員要扮演工程師的角色，開動腦筋，利用新結構、新技術來創(chuàng)造自己的機器人以完成各項競賽任務，還要積極思考未來信息時代可能帶來的弊端，以及如何預防這 些弊端的發(fā)生。4競賽場地與環(huán)境預設任務模型擺放示意圖（俯視）5競賽場地與環(huán)境預設任務模型擺放示意圖6競賽場地與環(huán)境附加任務模型擺放示意圖（俯視）7競賽場地與環(huán)境附加任務模型擺放示意圖注：圖中任務模型的位置和方向只是示意性的，最終的位置和方向

4、將在賽前公布，具體任務模型擺放規(guī)則詳見科協(xié)官方規(guī)則4.19任務模型位置。8術語基地：是機器人準備、出發(fā)及維修的地方，是一個長30cm、寬30cm的面積范圍。基地出發(fā)：是指機器人在基地出發(fā)時，機器人本身大小不能超出基地面積范圍。返回基地：機器人的任意驅動輪與場地的接觸點在基地內?；赝饨佑|機器人：是指機器人完全離開基地后，參賽選手碰觸小車或任務模型。重啟：機器人重新出發(fā)。9道具名稱及用途紅色數(shù)據(jù)-獲取紅色數(shù)據(jù)任務中的道具，獲取數(shù)量由掃描二維碼任務確定， 參與完成傳輸數(shù)據(jù)任務信息-用于信息處理模型， 可以被信息收納箱接收并運回基地，可用于完成信息編碼任務能量塊-用于自動搬運模型， 可以被帶回基地1

5、0道具名稱及用途信息收納箱-用于信息處理模型，表示接收和存儲信息能量塊-具保衛(wèi)戰(zhàn)中的道補丁-用于修復漏洞模型11道具名稱及用途黃鉆石-智多星中的道具灰鉆石-智多星中的道具藍鉆石-智多星中的道具白金-智多星中的道具12碼元（方形環(huán)）示意圖-碼元，外框為邊長40-60mm的正方形，內框為邊長20-40mm的正方形， 高30mm-安全專家中的道具，碼元有灰、黃、藍三種顏色能量塊-藍色加密裝置長寬2020mm，高180-220mm-安全專家中道具，藍色部分為加密裝置，灰色為底板13道具名稱及用途預設任務任務1-出發(fā)參賽隊的所有機器人都必須從下層基地出發(fā)，否則不得進行上層場地的競賽活動。如果參賽隊有兩臺

6、機器人，可以在一臺機器人從基地出發(fā)后再將另一臺機器人放入基地啟動。完成標志：只要一臺機器人進入二層場地，且其正投影完全在二層場地內，第二臺機器人進入二層場地，不再加分。二層基地得分：40分。二層基地14任務1-出發(fā)競賽過程中，下層、上層基地中的機器人及機器人帶回基地的比賽物品可以互相交換或單向傳遞；傳遞或交換比賽物品、機器人時不可將其掉落在比賽場地上，否則掉落的物品或機器人由裁判取走并保存至本輪比賽結束。15任務2-自動搬運自動搬運模型由能量塊、機械爪和拉桿等三部分組成。機械爪的初始狀態(tài)是收起的，這時能量塊將無法取出。完成標志：機器人需操縱拉桿，張開機械爪，使能量塊頂面高于機械爪且保持到本輪競

7、賽結束。得分：30 分自動搬運初始狀態(tài)能量塊被頂起的狀態(tài)16任務2-自動搬運完成標志：取出能量塊并運回基地。得分：加記30 分機械爪張開，能量塊被取走的狀態(tài)17任務3信息處理信息限位裝置信息放置框轉柄其頂部放置著兩個信息，初始狀態(tài)轉動機構被限位裝置鎖定，不可轉動。在模型底部有信息收納箱用于接收信息。18信息收納箱任務3信息處理機器人撥動限位裝置限位裝置鎖死狀態(tài)限位裝置打開狀態(tài)紅色箭頭為正方向19任務3信息處理完成標志：機器人轉動轉柄使信息掉落在信息收納箱內得分：獲得1個信息得20分完成標志：機器人把裝有信息的信息收納箱帶回基地得分：每個加記20分。在完成任務過程中，機器人不可直接接觸信息否則不

8、得分。當裝有信息的信息收納箱離開任務模型到達基地后，機器人方可接觸信息。信息掉落在信息收納箱的狀態(tài)信息收納箱與信息處理任務模型脫離狀態(tài)20任務4-信息編碼磁鐵紅色箭頭為正方向完成標志：機器人把從信息處理模型取回到基地的信息吸附到磁鐵上，并保持到本輪競賽結束.信息必須從基地帶出，不得直接把從信息處理模型上獲得的信息吸附到磁鐵上得分：每個得20分。21任務5-修復漏洞轉軸補丁漏洞（方框），紅色半透明區(qū)域為得分區(qū)域下層框架修復漏洞模型初始狀態(tài)修復漏洞模型拆分圖22上層框架任務5-修復漏洞完成標志：機器人轉動補丁，使補丁落到下層框架上得分：30分。完成標志：補丁落到漏洞內且兩個補丁都與底部（得分區(qū)域標

9、識）接觸，只有一個接觸不得分得分：加記30分。修復漏洞完成狀態(tài)補丁落在下層框架的狀態(tài)23任務6-掃描二維碼軌道限位機構推桿翻轉機構拉桿24二維碼模型任務6-掃描二維碼放置區(qū)描二維碼模型的初始狀態(tài)如圖所示，頂部有二維碼模型，二維碼模型的六個面分別貼有數(shù)字1-3的二維碼，貼圖見附件4，初始狀態(tài)數(shù)字1朝向上方擺放，放置在翻轉機構上，二維碼模型可通過軌道掉落在放置區(qū)。紅色箭頭為正方向25任務6-掃描二維碼機器人要掃描頂部的二維碼完成標志：機器人首先 拉出限位機構，然后推 動推桿，使二維碼模型 通過軌道掉落在放置區(qū)， 二維碼模型需與底部平 板接觸，得分：40分然后通過攝像頭識別二維碼，得到需要獲取紅色數(shù)

10、據(jù)的數(shù)量；見官方規(guī)則任務4.7獲取紅色數(shù)據(jù)26任務6-掃描二維碼掃描二維碼時，以頂部的二維碼為準。如果掃描二維碼任務 未完成，機器人返回基地或重啟 后可以繼續(xù)完成掃描二維碼任務， 但完成掃描二維碼任務后只能繼 續(xù)完成獲取紅色數(shù)據(jù)任務，即完 成掃描二維碼任務后，機器人不 得返回基地，如果完成掃描二維 碼任務后機器人返回基地或重啟， 那么后面再完成獲取紅色數(shù)據(jù)任 務時得分無效。機器人不得直接 接觸二維碼模型和翻轉機構，必 須操縱推桿使二維碼落下，否則 不得分。如果二維碼模型跌落至放置區(qū)后，二維碼模型沒有平躺在地面，而是豎立起來，機器人可以操縱拉桿，使二維碼平躺在放置區(qū)，以便于攝像頭采集頂面二維碼二

11、維碼模型豎立的狀態(tài)操縱拉桿，使二維碼平躺狀態(tài)27任務7-獲取紅色數(shù)據(jù)紅色數(shù)據(jù)紅色數(shù)據(jù)存儲框數(shù)據(jù)運輸框推桿28任務7-獲取紅色數(shù)據(jù)紅色半透明區(qū)域為得分區(qū)域紅色數(shù)據(jù)存放在紅色數(shù)據(jù)存儲框內，紅色數(shù)據(jù)可被推桿推送到數(shù)據(jù)運輸框中。推桿的初始狀態(tài)為拉出狀態(tài)。29紅色箭頭為正方向任務7-獲取紅色數(shù)據(jù)可以得分的紅色數(shù)據(jù)不得分的紅色數(shù)據(jù)不得分的紅色數(shù)據(jù)完成標志：機器人操縱推桿，使紅色數(shù)據(jù)掉落在數(shù)據(jù)運輸框內（紅色數(shù)據(jù)的垂直投影完全在在數(shù)據(jù)運輸框內，見圖紅色半透明區(qū)域，不可與運輸框有部分或完全重合）得分：40分，30任務7-獲取紅色數(shù)據(jù)紅色數(shù)據(jù)和存儲框被取走的狀態(tài)完成標志：上層機器人操作數(shù)據(jù)運輸框，把數(shù)據(jù)運輸框以及

12、內部的紅色數(shù)據(jù)一起帶回基地。得分：80分紅色數(shù)據(jù)掉落的數(shù)量由掃描二維碼任務決定，掉落的紅色數(shù)據(jù)數(shù)量和帶回基地的紅色數(shù)據(jù)的數(shù)量必須與二維碼顯示的數(shù)量一致且必須先完成掃描二維碼任務再完成獲取紅色數(shù)據(jù)任務，否則不得分。掃描二維碼任務和獲取紅色數(shù)據(jù)任務需同時完成，即完成兩個任務中間，機器人不得返回基地，機器人只有一次機會同時完成這兩個任務，如果機器人發(fā)生故障，重啟之前的得分有效。31任務8-傳輸數(shù)據(jù)滑軌轉柄轉板紅色箭頭為正方向擋板32任務8-傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)任務模型初始狀態(tài)如圖所示，轉柄保持水平。33任務8-傳輸數(shù)據(jù)獲得的紅色數(shù)據(jù)可通過滑軌傳送到轉板處，轉柄可以帶動轉板轉動，使數(shù)據(jù)掉落在一層場地。擋板

13、可以翻起，可控制數(shù)據(jù)掉落的位置。完成標志：機器人把收集的紅色數(shù)據(jù)放入滑軌內，通過轉柄轉動轉板，使數(shù)據(jù)垂直投影落在下層場地區(qū)域內，得分：20分/個，且被一層機器人帶回基地得分：加記20分/個，紅色數(shù)據(jù)放置在滑軌上的狀態(tài)紅色數(shù)據(jù)掉落在下層場地的狀態(tài)紅色數(shù)據(jù)必須是由機器人從基地帶出，不可把紅色數(shù)據(jù)取出后直接完 成傳輸數(shù)據(jù)任務。 紅色數(shù)據(jù)不得直接傾倒在下層場地上，必須通過以上的操作， 紅色數(shù)據(jù)才可得分。（以上任務步驟不得重復，即如果根據(jù)4.6、4.7要求在完成任務4.8時僅需要1個或2個紅色數(shù)據(jù)，那么之前任務未用到的紅色數(shù)據(jù)，在本任 務中使用將不得分，即傳輸數(shù)據(jù)數(shù)量與掃描二維碼中得到數(shù)字信息相同）34

14、任務9-關閉安全門安全鎖開啟安全鎖落下， 紅色零件與門框接觸完成標志：機器人操縱安全門使其閉合，閉合時，安全鎖也必須落下，并且安全鎖的紅色部分應與門框接觸， 若安全鎖沒有自動下落，機器人可操縱安全鎖，使其落下得分：40分。門框紅色箭頭為正方向安全門關閉安全門初始狀態(tài)關閉安全門完成狀態(tài)35任務10-圖像識別圖像識別板拉桿36任務10-圖像識別紅色箭頭為正方向圖像識別任務模型的初始狀態(tài)如圖37任務10-圖像識別完成標志：機器人操縱拉桿，使圖像識別板轉動并且拉桿與拉桿軌道脫離（拉桿與拉桿軌道不接觸）。拉桿只能向模型外抽出，不能向模型內推進，并且，圖像識別板要旋轉1圈以上（包括1圈），否則不得分。得分

15、：40分。若出現(xiàn)圖像識別板沒有擺正（2塊圖像識別板同時有部分結構出現(xiàn)在任務模型正面） 的情況，如圖左所示，機器人可以直接接觸識別板，使其位置擺正，如圖右所示， 但識別板轉動角度不得超過90度，否則不得分。當圖像識別板靜止時（見圖右），機器人識別模型正方向的圖像識別板的數(shù)字，并將識別的數(shù)字應用于物品定位。圖像識別板沒有擺正的狀態(tài)圖像識別靜止狀態(tài)38任務11-物品定位紅色指針轉盤紅色箭頭為正方向黃色軸套物品定位初始位置正視圖物品定位初始位置斜視圖39任務11-物品定位完成標志：機器人操縱轉柄，使紅色的指針指向轉盤黃色軸套的數(shù)量與圖像識別得到的數(shù)字一致。（例如，圖像識別拉桿方向的數(shù)字為3，則物品定位

16、的紅色標記也要指向數(shù)量為3的黃色軸套，軸套部分落在得分區(qū)域如圖38中a，b所示，即可得分。）得分：80分。a 軸套完全落入紅色得分區(qū)域b 軸套完全落入紅色得分區(qū)域40任務11-物品定位c 軸套沒有落入紅色得分區(qū)域41任務12-保衛(wèi)戰(zhàn)拉桿滾珠方框轉柄模型的初始狀態(tài)：兩側拉桿以中心線對稱，停放在中間，轉柄保持水平。42任務12-保衛(wèi)戰(zhàn)紅色半透明區(qū)域為得分區(qū)域保衛(wèi)戰(zhàn)完成狀態(tài)俯視圖保衛(wèi)戰(zhàn)完成狀態(tài)斜視圖43己方得分區(qū)域對方得分區(qū)域任務12-保衛(wèi)戰(zhàn)完成標志：機器人操縱拉桿，使貨物的垂直投影完全落在自己一側的方框內，且保持到本輪競賽結束得分：每個 30分。完成標志：機器人操縱轉柄，圖45得分狀態(tài)放大圖得分狀

17、態(tài)放大圖標記，并保持到本輪競賽結束。得分： 60分。44對方得分區(qū)域己方得分區(qū)域任務13-返回完成標志： 競賽結束前，機器人至少完成一個任務(不包含出發(fā)任務)后自主回到基地機器人的任一驅動輪與場地的接觸點在基地內即可得分。每臺機器人多次完成返回任務，但只記一次得分。得分：每臺 30分。45附加任務完成附加任務的機器人最多2個。競賽開始前，完成下層場任務的機器人擺放位置、機器人高度均不限，但機器人不可與任務模型接觸。機器人的垂直投影不得超過30cm30cm（與基地范圍大小相同）。完成上層場地任務時，機器人只能從上層基地或備用基地出發(fā)，機器人的垂直投影不得超過30cm30cm，高度不限。參賽隊員在

18、完成上、下層任務過程中可交換或單向傳遞機器人。完成上層任務的機器人只有在機器人回到基地或備用基地后方可傳遞或交換到下層。46附加任務1-開啟云平臺轉柄的小齒輪與轉板的大齒輪沒有嚙合轉板背面轉板正面黃色標記藍色標記紅色箭頭為正方向轉柄轉柄擋位開啟轉柄的小齒輪與轉板的大齒輪未嚙合，轉柄無法控制轉柄；只有當兩個齒輪嚙合時，轉柄才可控制轉板。轉柄初始狀態(tài)與場地平面垂直。47附加任務1-開啟云平臺轉柄的小齒輪與轉板的大齒輪嚙合轉柄擋位閉合向外抽出轉柄，使轉柄和轉板的齒輪嚙合。此時轉柄擋位也閉合，轉柄擋位閉合起到限位的作用。48附加任務1-開啟云平臺完成標志：機器人轉動轉柄，不得直接接觸轉板，使轉板藍色標

19、記的垂直投影完全落在兩個黃色標記中間的紅色半透明區(qū)域內得分：80分。開啟云平臺完成狀態(tài)俯視圖開啟云平臺完成狀態(tài)斜視圖49附加任務2-自動駕駛擋桿小汽車50附加任務2-自動駕駛上轉柄紅色箭頭為正方向下轉柄車庫出口51附加任務2-自動駕駛鎖鎖定狀態(tài)鎖解鎖狀態(tài)機器人通過轉動上面轉柄，使鎖處于解鎖狀態(tài)52附加任務2-自動駕駛擋桿紅色標記的水平投影高出車庫頂部自動駕駛升起擋桿得分狀態(tài)小車被帶回基地完成標志：轉動下面轉柄，升起擋桿，擋桿紅色標記的水平投影高出車庫頂部得分：50分。完成標志：最后機器人把小汽車帶回基地得分：100分。 小汽車必須從車庫出口取出，否則不得分。53附加任務3-智能終端上轉柄紅色箭

20、頭為正方向54附加任務3-智能終端B迷宮出口A迷宮出口B迷宮入口A任務模型在上下臺階上各有一個轉柄，轉柄初始位置水平，可以控制頂部的迷宮的前后和左右傾斜的角度。迷宮有一個入口和兩個出口A和B，在出口處有兩個A和B。模型初始狀態(tài)為水平狀態(tài)。55附加任務3-智能終端競賽開始前，每支參賽隊伍從裁獲得兩個貨物（）。迷宮后，機器人不得再次接觸貨物，貨物（）不可跨越迷宮圍墻，上下兩層機器人互相配合，轉動轉柄，使貨物（）從出口滾動完全落入中，并保持到本輪比賽結束。只能接收一個貨物（得分：每每個）智能終端中間過程狀態(tài)智能終端完成狀態(tài)個貨物得80分。56附加任務4-智多星白金擺放位置紅色線框內為公共區(qū)域藍鉆石擺

21、放位置黃鉆石擺放位置智多星道具初始擺放狀態(tài)57附加任務4-智多星圖63智多星完成狀態(tài)（只表示諸多完成狀態(tài)的一種）58附加任務5-安全專家表2抽取數(shù)字與明文信息的對應關系59抽取數(shù)字明文信息抽取數(shù)字明文信息0藍藍藍藍藍16灰藍藍藍藍1藍藍藍藍灰17灰藍藍藍灰2藍藍藍灰藍18灰藍藍灰藍3藍藍藍灰灰19灰藍藍灰灰4藍藍灰藍藍20灰藍灰藍藍5藍藍灰藍灰21灰藍灰藍灰6藍藍灰灰藍22灰藍灰灰藍7藍藍灰灰灰23灰藍灰灰灰8藍灰藍藍藍24灰灰藍藍藍9藍灰藍藍灰25灰灰藍藍灰10藍灰藍灰藍26灰灰藍灰藍11藍灰藍灰灰27灰灰藍灰灰12藍灰灰藍藍28灰灰灰藍藍13藍灰灰藍灰29灰灰灰藍灰14藍灰灰灰藍30灰灰灰

22、灰藍15藍灰灰灰灰31灰灰灰灰灰b. 原始信息、2位明文信息以及2位對應關系附加任務5-安全專家a. 原始信息、1位明文信息以及1位關系對應60附加任務5-安全專家表3 1、2、3、4位明文信息、以及原始信息對應關系1位明文 1位2位明文信息24位明文信息原始信息3位明文信息3位4位信息0藍藍藍藍藍藍藍藍藍藍藍藍藍藍藍藍藍藍藍藍1灰灰藍灰藍灰藍藍灰藍藍灰藍藍藍灰藍藍藍灰2灰藍灰灰藍灰藍藍灰灰藍藍灰藍藍藍灰灰3灰灰灰藍藍灰灰藍灰藍藍藍灰灰藍藍灰藍4灰藍藍灰灰藍藍灰藍藍藍灰灰藍5灰藍灰灰灰灰藍灰藍灰藍灰灰灰6灰灰藍灰藍灰藍灰灰藍藍灰藍灰7灰灰灰灰藍藍藍灰灰灰藍灰藍藍8灰藍藍藍灰灰藍藍9灰藍藍灰灰灰

23、藍灰10灰藍灰藍灰灰灰灰11灰藍灰灰灰灰灰藍12灰灰藍藍灰藍灰藍13灰灰藍灰灰藍灰灰14灰灰灰藍灰藍藍灰15灰灰灰灰灰藍藍藍61機器人本節(jié)提供設計和構建參賽機器人的原則和要求。參賽前，所有機器人必須通過檢查。為增進競賽的公平性、公正性、創(chuàng)新性、多樣性、挑戰(zhàn)性、趣味性，鼓勵并提倡參加教育機器人工程挑戰(zhàn)賽的隊伍自由選擇符合競賽組委會相關要求的公司或廠家出產的機器人套材。5.1每支參賽隊可以攜帶1-3臺機器人（最多不能超出3臺）用于本屆競賽。在預設任務比賽中，每支參賽隊可以搭建1-2臺機器人（最多不能超出2臺）；在附加任務比賽中，每支參賽隊可以搭建1-2臺機器人（最多不能超出2 臺），機器人可同時完成上層