第17届福建青少年机器人竞赛.docx

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第17届福建青少年机器人竞赛

第17届福建省青少年机器人竞赛

VEX机器人工程挑战赛主题与规则

1VEX机器人工程挑战赛简介

VEX机器人工程挑战赛是一项引进的青少年国际机器人比赛项目。

其活动对象为中小学生，要求参加比赛的代表队自行设计、制作机器人并进行编程。

参赛的机器人既能自动程序控制，又能通过遥控器控制，并可以在特定的竞赛场地上，按照规则的要求进行比赛活动。

在福建省青少年机器人竞赛中设置VEX机器人工程挑战赛的目的是激发我省青少年对机器人技术的兴趣，为全国青少年机器人竞赛选拔参赛队。

2竞赛主题

本届VEX挑战赛的主题为“反败为胜”。

“反败为胜”是一个令人兴奋和充满活力的比赛。

每场比赛包含两种不同类型控制方式——手动和自动控制。

比赛的特点是两支参赛队组成联队，每支参赛队各派出一台机器人，在赛场上完成各种任务（使圆帽在比赛场地或立柱上，用机器人或小球击打来拨动小旗，机器人停泊在联队泊位或中央泊位）获取尽可能高的得分。

参加“反败为胜”比赛，参赛队要开发许多新技能来应对各种面临的挑战和障碍。

有些问题需要个人来解决，还有些问题要通过与队友及指导教师的交流来处理。

参赛队员要一起构建自己的机器人参加多次比赛，与自己的队友、家人和朋友分享取得的成绩。

经过比赛，学生们不仅可以完成自己的比赛机器人，也提升了对科技和利用科技来积极影响周围世界的认识。

此外，他们还可提高素质，如研究、规划、集思广益、合作、团队精神、领导能力等。

在每场比赛中，各由两支参赛队组成的两个联队（红队和蓝队）上场竞技，获取比对方联队更高的得分。

每场比赛的时间是120秒。

3比赛场地与环境

3.1场地的构成

图1是比赛场地的俯视图。

3600mm×3600mm的比赛场地四周有高约282mm、厚25～35mm的金属和亚克力板围栏。

围栏内的场地表面由发泡塑料块拼接而成，底色为灰色。

有四块600mm×600mm的方形区域，红色和蓝色各两块，是两个联队的机器人启动区。

图2表示出场地上几个主要的功能区。

每支联队各有一个联队站位，是比赛时队员站立的位置；四个启动区（红、蓝各二）是比赛开始前放置机器人的地方；场地南面用白色胶带线和围栏划定了一块伸展区，机器人在此区域中可以在垂直方向伸展；纵贯场地中央的白色胶带双线是在自动时段隔开双方机器人的自动线。

场地中央有两个联队泊位（红、蓝各一）和一个中央泊位。

图1比赛场地的俯视

3.2得分物品及场地要素

图2场地的功能区

赛场上的得分物品是8个圆帽和9面小旗。

2个圆帽的蓝面向上，2个圆帽的红面向上，这4个圆帽均处于得低分的状态；另有4个圆帽被其下方的小球斜架在场地上，处于不得分

状态，如图3所示。

3根支柱上的9面小旗排成3排，最下面的3面小旗是低旗，中间和最上面的两排小旗是高旗。

小旗是可以绕着支柱拨动的，每个小旗有红、蓝两个旗面。

左边的3面小旗的蓝色旗面向前；右边的3面小旗的红色旗面向前；中间的3面小旗处于未拨动位

置，如图4所示。

得分物品在场上的典型位置如图3、4所示。

比赛开始前，按6.5.2.1抽取比赛方案后，得分物品在场上的分布可能与图3完全不同。

本届比赛的得分物品不是联队专属的。

得分物品的得分属于与得分区同颜色的联队，与哪个联队使其得分无关。

图3还表示出场上有比赛中要用到的20个小球。

4个小球在泊位上；8个小球在圆帽

上；4个小球在圆帽下；4个小球作为预装，每个联队2个。

比赛中，小球本身并不得分，它只是场地要素。

场地中央有两个联队泊位（红、蓝各一）和一个中央泊位，供停泊机器人之用。

图3场地顶视，小球和圆帽的位置

图4场地正视，低旗和高旗

为了防止被机器人抛射的小球出场，在小旗后面的围栏上架设了护网。

在另三面围栏上分布着6根立柱，机器人可以把圆帽戴到立柱上获得高分。

3.3赛场环境

机器人比赛场地环境为低照度、无磁场干扰，但由于一般赛场环境的不确定因素较多，例如，拼接块不平整；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。

比赛场地尺寸的允许误差是±25mm，对此，参赛队设计机器人时必须充分考虑。

4名词解释

联队启动区—彩色场地拼接块，红色或蓝色，指定的比赛开始时机器人的位置。

联队站位—在比赛中，供参赛队员站立的指定区域。

伸展区—以白色胶带线外沿和围栏墙板内边缘划定的发泡拼接块表面的区域。

机器人

在此区域中与发泡拼接块或白线接触时可以在垂直方向伸展。

关于机器人的伸展，详见规则

6.5.3.3。

自动线—从泊位下方横穿场地中央的一对胶带线。

根据6.5.3.6，在自动时段，机器人不得接触此线对手联队一侧发泡场地拼接块。

场地要素—发泡塑料场地拼接块、围栏、白色胶带、护网、小球、泊位、立柱、小旗支架及所有支撑结构。

小球—一种黄色塑料球状物体，直径76mm，重55g。

小球可用于击打小旗。

护网—高约1500mm的尼龙编织网状结构，跨小旗处的围栏的整个一侧，网孔宽约

50.8mm见方，总高约1488.4mm。

立柱—装在场地围栏上的6根垂直PVC管之一，直径约为21.5mm。

圆帽可在立柱上得

分。

•4根立柱（距小旗较远）高约508.0mm。

•2根立柱（距小旗较近）高约812.8mm。

泊位—PVC和聚碳酸脂制成的三个抬高的表面之一，约606.4mm长、551.2mm宽，可用

于机器人停泊。

比赛结束时机器人可以停泊在这里得分。

•联队泊位用红色或蓝色PVC部件表示，只能用于与泊位同色联队的机器人停泊。

•中央泊位用黄色PVC部件表示，可用于任何联队的机器人停泊。

注：

中央泊位侧面的结构不算是泊位的一部分，不得用于中央停泊，见图5和6.5.3.18。

图5中央泊位侧面加亮的聚碳酸酯结构用于防止小球进入，不用于停泊得分物品—圆帽和小旗的统称。

圆帽—一种八边形、盘状塑料件，内切圆直径约为234.95mm，外接圆直径约为

246.38mm，总高度约为116.8mm，重量约为335g。

圆帽一面为红色，另一面为蓝色，中央有帽顶。

帽顶—圆帽两侧的圆柱状凸起，直径约为96.5mm，从圆帽宽板算起的高度约为44.5mm。

帽顶一红一蓝，如图6所示。

用于低戴帽得分和高戴帽得分。

图6加亮表示的帽顶

小旗—由红色旗面、蓝色旗面和中枢组成的可绕轴旋转的塑料部件。

每个矩形旗面宽251.5mm、高152.4mm。

小旗升高于地面。

每个小旗上的中枢有一个指针，该指针与止动器联用可以确定小旗是否被拨动。

•低旗的最上沿距场地拼接块表面约464.8mm。

低旗的上沿可以粗略地作为判断机器人是否低于457mm的标尺。

•高旗有两排：

一排的最上沿距场地拼接块表面约822.9mm，另一排的最上沿距场地拼接块表面约1176.0mm。

止动器—这是小旗中枢上的一个凸出特征，它与小旗指针结合使用以确定小旗是否被拨动，如图7所示。

图7加亮表示的止动器和小旗指针特写

比赛物品—物品及可由机器人操作的部分场地要素（如小球）的统称。

机器人—比赛开始前，参赛队放在场上的已通过检查的任何东西。

参赛队—参赛队是指报名参加本届VEX机器人工程挑战赛的单个参赛队。

联队—预先指定的两支参赛队组成的团队，在一场比赛中协同工作。

联队在初赛中是经随机搭配的两支参赛队组成的联盟，初赛中的联队不分主队和副队；复赛中的联队是由两支参赛队经过选配组成的联盟，复赛中的联队分主队和副队。

（注：

由于我省参赛队数等原因，联队这种比赛方式不一定适合我们省赛，故以下全国比赛的联队赛制及联队选配、主队副队的比赛方式暂都仅供参考，届时省赛视参赛队情况再做决定要否联队。

）

主队与副队—在初赛后的联队选配中主动去邀请其联盟队友的参赛队称为主队；作为主队的联盟队友参与复赛的队伍称为副队。

联队选配—初赛结束后，根据各参赛队的初赛成绩排序，经过邀请和接受邀请组成联队的过程。

操作手（上场队员）—在比赛中负责操作和控制机器人的学生队员。

比赛期间，每个参赛队仅允许有3名操作手在场地上。

同一名学生不得为多支参赛队充当操作手。

比赛中的任何时刻，只有操作手可以接触控制器，按6.5.3.10与机器人互动。

教练员—竞赛期间被指定为参赛队指导者的一名学生或教师，教师不得上场参加比赛活动。

学生—在任何中小学校注册就读接受教育的人。

比赛—每场比赛包括自动比赛时段和操作手控制时段，总时间是120秒。

自动比赛时段—这是一个在赛前准备时才确定的时段。

在此时段内，机器人运行只能

受控于传感器的输入和预先写入机器人控制器的命令，不允许人对机器人的干预或相互沟通，在这个时段结束前，机器人必须停止一切运动。

操作手控制时段—这是一个[120-自动比赛时长（秒）]的时段。

在此时段内，操作手通过遥控器控制机器人的运行。

初赛—各参赛队在复赛前采用随机方式组成联队后所进行的比赛。

初赛的目的是为参赛队排序以取得复赛的参赛资格。

复赛—进行联队选配后为决出冠、亚、季军所进行的淘汰赛。

影响比赛—导致一场比赛胜、负方改变的情况。

禁赛—对违反规则的参赛队给予的处罚。

在一场比赛中被取消比赛资格的参赛队不能

再操作其机器人，控制器应放在地上。

取消比赛资格—对违反规则的参赛队给予的处罚。

在初赛某一场中被取消比赛资格的

参赛队，该场WP、AP和SP均为零。

在复赛中，某参赛队被取消比赛资格，整个联队就被取消比赛资格，输掉该场比赛。

在裁判长的酌定下，反复犯规和被取消比赛资格的某一参赛队可能被禁止参加所有后续场次的比赛。

预装—每台机器人1个小球，比赛开始前必须放在场地上。

合法预装应满足以下条件：

•小球与一台机器人接触；

•小球完全在场地围栏内。

图8合法的预装图9不合法的预装

圆帽得分—圆帽的两种状态之一：

低分—圆帽的一种状态。

如果圆帽的帽顶与发泡场地拼接块、白色胶带线或泊位接触且不接触与得分圆帽同色联队的机器人，该圆帽得低分。

低分圆帽的得分给予与圆帽向上一面同色的联队，这时，另一面的帽顶与发泡场地拼接块、白色胶带线或泊位接触。

注：

如果帽顶与发泡场地拼接块和中央泊位均接触，其得分与只接触发泡场地拼接块一样。

图10红队低分圆帽图11不得分的圆帽

高分—圆帽的一种状态。

如果圆帽的帽顶与一根立柱接触，不接触其它场地要素，且不接触与得分圆帽同色联队的机器人，该圆帽得高分。

高分圆帽的得分给予与圆帽向上一面同色的联队，这时，另一面的帽顶与立柱接触。

图12红队高分圆帽图13不得分的圆帽

拨旗得分—小旗的一种状态。

如果小旗的指针没有包含在止动器中，且小旗没有接触与得分小旗同色联队的机器人，小旗就是被拨动了。

被拨动后，如果指针位于止动器左侧，红色联队得分；如果指针位于止动器右侧，蓝色联队得分。

图14（左）小旗的三种状态。

最高小旗，蓝队得分；中间小旗，两队均不得分；最低小旗，红队得分

图15（右）止动器和小旗指针的特写，小旗已被拨成红色联队得分

停泊—以下两种机器人状态之一。

联队停泊—机器人的一种状态。

联队停泊的机器人必须

•与它的联队泊位接触；

•不与发泡场地拼接块或白色胶带线接触。

中央停泊—机器人的一种状态。

中央停泊的机器人必须

•与中央泊位接触；

•不与联队泊位接触；

•不与发泡场地拼接块或白色胶带线接触。

图16联队停泊的机器人图17中央停泊的机器人

自动时段奖励—给予自动比赛时段结束时戴帽、拨旗和联队停泊得分最多联队的奖励。

拥有—比赛中，物品的一种状态。

如果一台机器人携带、持有或包围了圆帽和/或小球

就是拥有了它。

对拥有的限制详见规则6.5.3.14。

围困—机器人的一种状态。

如果机器人被对方的机器人限制在场上的狭小区域（约一

个发泡拼接块或更小），没有逃脱的通路，就是受到围困。

围困可以是直接的（例如，把对方钉死在围栏）或间接的（例如，防止机器人从场地一角逃脱）。

囤积—一种机器人状态。

如果一台机器人主动阻止对方机器人接近2个以上位于场地任何一角（约一个发泡场地拼接块大小的地方）的圆帽和/或小球物品，它就是在囤积。

纠缠—一种机器人状态。

如果一台机器人抓住、钩住或附着了对方机器人或场地要素，就是纠缠。

5机器人

本节提供设计和构建机器人的原则和要求。

参加VEX机器人竞赛的机器人是由报名的VEX参赛队设计和构建的遥控和自动小车，它们在“反败为胜”比赛中可以完成特定的任务。

参赛前，所有机器人必须通过检查。

请参照附录A“机器人检查指南”及“检查表”。

参加VEX挑战赛的机器人只允许使用为构建机器人而专门设计的VEXEDR零部件，如主控制器、接收器、VEX手动控制器及配套的VEX器材。

供设计和构建机器人所用的电气元件和结构部件必须来自组委会认可的正规渠道。

参赛报名结束后，不符合此要求的参赛队会被取消参赛资格。

参赛过程中，凡是组委会不能认定来源的器材，参赛队有义务向组委会提供采购合同、发票等文件，证明所用的器材来自正规渠道。

组委会有权对非正规渠道的器

材做出相应的处理。

5.1每支参赛队只允许使用一台机器人参加VEX机器人竞赛。

该机器人既可以执行手动遥控操作，又可以自行按程序运行。

（注：

省赛时，将依实际参赛队数等情况而决定赛制，若因队数少及其它原因等组委会将取消联队赛制，届时则每支参赛队必须有两台机器人出战）。

在联队中，每支参赛队使用各自的机器人。

虽然参赛队可以在大赛期间修改这台机器人，但不能更换底盘、电源和控制系统。

5.2参赛的机器人必须通过全面检查，以确保符合相关规定。

检查在参赛队检录进场时进行。

参赛队应对不符合规定的地方进行改进，直至通过检查方可参赛。

5.3机器人（不包括手动控制器）外形最大初始尺寸不能超过长457mm、宽457mm、高457mm。

5.4机器人的通/断开关必须在无需移动或抬起机器人的情况下可以触及。

机器人微控制器的指示灯也应可见，以便竞赛工作人员诊断机器人的问题。

5.5每台机器人只允许使用一个VEX主控器和两个VEXRF接收器（操作手控制时段中，对一台机器人可以使用两个VEX手动控制器，不允许用光、声控制机器人）。

在使用基于ARM®Cortex®的VEX控制器且不使用VRC气动系统的情况下，最多可以使用12个电机或伺服电机（类型不限，任意组合）；参赛队也可以使用一个VRC气动系统，但这时最多只能使用10个电机或伺服电机（类型不限，任意组合）。

在使用V5机器人大脑且不使用

VRC气动系统的情况下，最多可以使用8个智慧电机（类型不限，任意组合）；参赛队也可以使用一个VRC气动系统，但这时最多只能使用6个智慧电机。

其它器件如VEX传感器以及其它结构件等，使用数量不限。

比赛中，任何机器人的器件都要保证连接在机器人上，而且安装的位置不能影响其它机器人的正常工作。

任何合法的VEXEDR零部件均可使用。

5.6不得对电机、延长线、传感器、控制器、电池及VEX机器人设计系统的任何其它电子元件进行任何形式的改动。

（注：

①鉴于延长线的性质（包括电机的延长线、电池的连接线）省赛允许在不改变机器人性能的基础上对其进行一定程度上的伸长或连接。

②机器人使用的扎带或尼龙绳不限制公司品牌。

在5.2规定的全面检查中，如发现参赛队对器材有任何形式的改动，必须在赛前恢复被改动的器材，再次检查如获通过方可参加比赛。

对VEX限位和缓冲开关允许做内部或外部、机械或电气的改动。

VEX电气零件的外部导线可用焊接、缠绕、电工胶带、热缩管修复，以保证其功能和长度不变。

修理中所用的导线应与VEX导线相同。

5.7参赛机器人如果不用VEX功率扩展器，只能使用一个VEX7.2V机器人电池包和一个

9V备份电池。

使用了VEX扩展器的机器人可以加用一个任何类型的VEX7.2V机器人电池。

a.机器人上不能使用额外的电池（没有接上的额外电池也不允许）。

b.机器人上最多只能用一个功率扩展器。

c.为保证可靠的VEXnet无线通讯，要求所有参赛队都必须用VEXnet备份电池盒

（276-2243）将一只可用的9V备份电池连接到VEXnet系统上。

d.在上述数量限制下，任何VEX7.2V电池包都是合法的。

5.8参赛队必须把机器人带到竞赛区（包括准备区和比赛区）参赛，使用VEX气动系统的参赛队必须保证自己机器人气路的密封性，充气压力不得超过0.68MPa，不得使用噪音大的气泵、压缩机，在一台机器人上最多只能使用2个正规的VEX储气罐。

进入比赛区前充气后，不得在比赛区以任何方式对机器人充气和更换储气罐。

5.9机器人必须有一个装置，用以在整个比赛中安全地固定VEX机器人标识旗，且不得引起纠缠。

5.10不允许使用有可能损坏竞赛场地、损害和干扰其它参赛队机器人、在竞赛中可能造成不必要纠缠和危险的元件。

5.11任何时候，如果机器人的运行或参赛队的动作被认为不安全或已经损坏了场地要素或比赛物品，裁判可决定对违规参赛队禁赛或取消参赛资格。

该机器人再次进入场地前将被重新检查。

5.12参赛的机器人必须使用VEXnet系统进行通信。

5.13机器人的设计必须保证在赛后断电的情况下能方便地将比赛物品从夹持装置中取出。

5.14机器人的设计要充分考虑到本届比赛的高度对抗性，可能发生的机器人相互接触、碰撞、翻倒、跌落等情况。

5.15为了避免相互干扰等情况，比赛中将使用赛场控制器。

5.16在不影响正常比赛的基础上，机器人可进行个性化的创意装饰，以增强其表现力和容易被别人识别。

6比赛

6.1参赛队

6.1.1每支参赛队可以由4名学生和2名教练员（教师或学生）组成。

学生必须是2019年6

月前仍然在校的学生。

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。

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图18初赛对阵图示例

6.2赛制

（注：

以下的全国联队赛制仅供参

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