机器人竞赛VEX机器人工程挑战赛主题与规则.docx
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机器人竞赛VEX机器人工程挑战赛主题与规则
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。
在中国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国青少年对机器人技术的兴趣，为国际VEX机器人工程挑战赛选拔参赛队。
2竞赛主题
本届VEX挑战赛的主题为“夺垒奇兵”。
“夺垒奇兵”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——手控和自动。
比赛的特点是两个参赛组成的联队从赛场的两边出发进行比赛。
参赛队通过完成各种任务（把垒包和金垒放入得分处、获得奖励分，等等）竞争得分。
参加“夺垒奇兵”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是比赛场地的轴侧投影图。
图2为俯视图。
3600mm×3600mm的比赛场地四周有高约282mm、厚25～35mm的木质围栏。
围栏内的场地表面由泡沫塑料场地垫拼接而成，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。
场外相对的两边分别为红、蓝联队的站位。
图1比赛场地轴侧投影图
图2场地俯视图
从图2可知，场地被檐槽分为相等的两块。
檐槽下沿与场地垫之间的距离约为382mm；檐槽用立柱支撑，立柱之间空间的宽度约为838mm。
场地垫上用约20mm宽的白色胶带贴出引导线。
场上分布着10个高低不同的得分处，两支联队的4个启动区为4个地面得分处，场地中央的高台被分为2个三角形得分处，檐槽被分为4个得分处。
所有得分处的颜色表示它们分属红队和蓝队。
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。
3.2地面得分处
地面得分处就是联队启动区，是600mm×600mm的方形区域。
地面得分处的边缘是该场地垫拼接块的边缘。
3.3檐槽
檐槽是一个等分场地的架空V形槽，机器人可从槽下穿过。
檐槽被等分为4段，红、蓝各2段，是红、蓝联队各自的得分处。
3.4高台
高台是场地中央架高的2个三角形区域，红、蓝各1，是红、蓝联队各自的得分处。
图5得分物品在场上的分布
3.5得分物品
比赛中与得分有关的物品为填有塑料颗粒的方形布袋，重约230g，尺寸约为140mm×140mm×19mm。
绿色的布袋是垒包，黄色的布袋是金垒。
这样的得分物品，外观尺寸不会准确。
也比较软，容易变形，参赛队在设计机器人时应充分考虑这些因素，让抓取机构能够适应垒包的变化。
共有98个垒包和4个金垒。
每台机器人可预装1个垒包，此外，每支联队有4个垒包供操作手装填，86个垒包和4个金垒放在场内指定位置，如图5所示。
得分物品不分红、蓝色，它们是两队共用的。
只有把得分物品放到与自己联队颜色相同的得分处，本联队才能得分。
3.5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，场地垫不平整；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名词解释
场地要素—泡沫塑料场地拼接块、场地围栏、檐槽、高台及所有支撑结构的统称。
得分处—包括地面得分处、檐槽和高台。
地面得分处—四个联队启动区。
檐槽—四个457mm高、三角槽形场地要素，分割为2红2蓝四段，供参赛队放置得分物品。
高台—两个762mm高、三角形托盘状的场地结构，1红1蓝，供参赛队放入得分物品。
得分物品—垒包和金垒的统称。
垒包—方形绿色布制140mm×140mm×19mm的得分物体，内装塑料颗粒，每个垒包重约230g。
金垒—方形黄色布制140mm×140mm×19mm的得分物体，内装塑料颗粒，每个金垒重约230g。
机器人—参赛队在比赛开始前放在赛场上的任何通过了检查的东西。
手动机器人—参赛队使用手动控制器控制完成比赛任务的机器人。
自动机器人—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，以完成比赛任务的机器人。
参赛队与联队—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；联队在初赛中是由两支参赛队经随机搭配组成的联盟，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。
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名经过邀请和接受邀请组成联队的过程。
联队启动区—给机器人启动指定的有色（红或蓝）区域。
联队站位—在任何比赛中，供参赛队员站立的区域。
操作手—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2名操作手在场地上。
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。
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15秒钟的时段。
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。
操作手控制时段—这是一个105秒钟的时段。
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。
初赛的目的是为取得复赛参赛资格的队伍排名。
复赛—进行联队选配后所进行的淘汰赛，包括1/4决赛、1/2决赛和决赛（含确定第三名的比赛）。
取消比赛资格—对违反规则的参赛队所施加的惩罚。
在初赛某一场中被取消比赛资格的参赛队，该场得分为零。
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。
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—每场比赛开始前，每支联队可以装入机器人的2个垒包。
如不使用预装，这些垒包就成了操作手装填的垒包。
操作手装填—除预装的垒包外，每个联队站位还有有4个垒包，可在比赛的任意时刻由操作手装入机器人。
得分—如果满足下列条件之一，在得分处中的得分物体得分：
1.得分物体部分或完全地在檐槽或高台的外边缘垂直于地面无限向上延伸所确定的三维空间内。
按此条款得分的物体不得接触与得分处颜色相同的机器人。
如果得分物体既满足在高台得分又满足在檐槽中得分的条件，将只记在高台的得分。
2.得分物体与地面得分处接触且不与别的拼接块接触。
在从场上拿开所有机器人的情况下，按这两种条件得分的物品，必须留在得分位置，即，得分物品不能受机器人的支撑。
停泊—机器人在比赛结束时与本联队的启动区之一接触。
停泊时机器人可能会与地面得分处中的垒包或金垒接触，不影响它们的得分。
纠缠—如果一台机器人抓住或钩住对方的机器人，就被认为是纠缠了对方的机器人。
牵制—如果一台机器人阻止对方机器人的运动，而对方机器人与场地表面和其它场地要素接触，就被认为是牵制了对方的机器人。
请注意：
牵制的定义并不需要牵制和被牵制的机器人之间的接触。
把对方的机器人困在场地一角也是牵制。
围困—如果机器人被对方的机器人限制在场上的狭小区域（约一个泡沫拼接块或更小），没有逃脱的通路，就是受到围困。
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注册的VEX参赛队设计和构建的遥控车或自动车，它们在“夺垒奇兵”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挑战赛的机器人必须使用VEX主控制器（ROBOTICSDESIGNSYSTEM）、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为正规的VEX系统零部件。
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。
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，又可以自行按程序操作。
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。
在开始比赛后，机器人可以伸展超出初始尺寸。
5.4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创意装饰，以增强其表现力和容易被别人识别。
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）。
最多使用10个电机或伺服电机（任意组合，总数不超过10个，其中393大输出力矩电机不得超过4个）。
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VEX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。
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可以）。
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准备区参赛，使用VEX气动部件的参赛队不得在比赛区对机器人充气。
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。
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、在竞赛中能够造成不必要纠缠和危险的元件。
5.11允许使用VEXnet系统进行通信的机器人参赛。
对这些机器人要进行“赛场控制检查”。
5.12对于不使用VEXnet系统进行通信的机器人，组委会将在每场比赛前把晶振模块交给参赛队，各参赛队所设计的机器人应在不分解机器人的情况下便于拆装晶振模块。
参赛队不得使用自己的晶振，以避免相互干扰。
拒绝使用组委会提供的晶振的参赛队将被视为弃权。
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得分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。
6比赛
6.1参赛队
每支参赛队可以由4名学生和1名教练员（教师或学生）组成。
学生必须是截止到2013年6月仍然在校的学生。
6.2赛制
6.2.1VEX机器人工程挑战赛将按小学、初中、高中三个组别分别进行初赛和复赛，决出冠军、亚军和季军。
6.2.2初赛时，以电子抽签方式确定各参赛队的编号，按预定的大循环对阵图组建联队。
组委会保证每个参赛队参加相同场次（4场以上）的比赛，以减少初赛后的参赛队排序的偶然性。
初赛的对阵图将在参赛队报到后公布。
图6给出了一个对阵图的示例，它表示了27支参赛队、每队参加8场比赛的联队组成及对阵。
图中每个方框中列出了组成联队的参赛队的编号，
图6初赛对阵图示例
两个对阵联队方框之间的编号为比赛场次号。
（注意：
赛前公布的对阵图不一定与图6完全相同。
）
6.1.3初赛结束后对所有参赛队进行排名。
前16名将参加复赛。
6.1.4参加复赛的参赛队用联队选配的方式组成联队，复赛的对阵图如图7所示。
6.1.5竞赛组委会根据实际参赛队伍的情况可能对赛制进行调整。
6.3参赛队排名
6.3.1初赛的主要目的是给参赛队排名。
初赛后，根据各队表现排名。
排名的依据是各场初赛中参赛队得到的资格分和排序分。
6.3.2资格分是参赛队排名的首要标准。
在一场初赛中，获胜方的资格分为2；平局时双方的资格分各为1；失败方或因参赛队在比赛中违规被取消该场比赛资格者，资格分为0。
弃权参赛队的资格分为0。
6.3.3排序分是参赛队排序的第二标准。
每场比赛后的第一排序分等于联队的得分，第二排序分为净胜分（获胜队为正，失败队为负）。
平局时，两个联队获得同样的第一排序分（等于平局分数），而第二排序分为0。
在比赛中如果某参赛队被取消该场比赛资格，得到的第一排序分为0，第二排序分为获胜联队得分的负值。
在比赛中如果某一联队的两支参赛队都被取消比赛资格，该联队的得分为0，以此结果确定两支联队的排序分。
图8排名方法
6.3.4初赛结束后，按图8所示方法对参赛队排名。
前16支参赛队将参加复赛，最终决出冠军。
6.4联队选配
6.4.1初赛前，按电子抽签确定的参赛队编号和预定的对阵图组成联队。
初赛中，任一参赛队在每一场次的合作伙伴是不同的。
6.4.2复赛前，用主队邀请副队的联队选配方式由16支参赛队组成8支联队。
这样组成的联队一直维持到复赛结束，不再变化。
6.4.2.1每支进入复赛联队选配的参赛队选出一名学生队员作为代表，在指定时间到联队选配现场参加联队选配。
6.4.2.2按照初赛后的参赛队排名，排位最高且尚未加入某一联队的参赛队学生代表将首先作为主队队长邀请另一支有效的参赛队与他们合作。
裁判长有权决定是否为参赛队指定来自同一省（直辖市、自治区、特别行政区）的另一支参赛队作为联队伙伴。
6.4.2.3如果被邀请的参赛队尚未加入某一联队或者还没有拒绝某一主队队长的邀请，那么，它就是有效的参赛队。
☉如果该队接受某一主队邀请，它就与该主队组成联队。
☉如果某一参赛队拒绝了一次邀请，它就不能再被邀请，但当机会到来时，仍然有权作为主队选择他们的副队。
☉如果被邀请的参赛队拒绝，邀请方的队长必须继续向另一参赛队发出邀请，直到组成了联队。
☉如果主队的邀请受到其后的所有有效参赛队的拒绝，该队将被排到最后。
6.4.2.4然后，排位次高且尚未加入某一联队的参赛队学生代表将作为主队队长邀请另一支有效的参赛队与他们合作组成联队。
此过程将持续进行，直到参加复赛的所有联队均组成。
6.5比赛过程
6.5.1赛前检查
参赛队的机器人在比赛前需要接受裁判员的参赛资格检查，检查内容包括，器材来源、机器人尺寸、安全性、可抓取性及晶振模块的易装卸性等。
6.5.2赛前准备
6.5.2.1复赛前，各联队将有约1小时的场下准备时间研究战术、修改和调试机器人、测试场地，进行赛前准备。
初赛前没有专门划定的场下准备时间，由各联队根据对阵图自行安排。
6.5.2.2每场比赛前，联队必须按时到达赛场。
在规定时间内未到场的联队将被视为弃权和失败，另一方获胜，比赛成绩记为10:
0。
联队中的一支参赛队未到场，另一支参赛队仍可以用它自己的一台机器人参加该场比赛。
6.5.2.3每支参赛队只有2名队员可以进入比赛区，站立在联队站位上。
教练和领队不得进场。
6.5.2.4每场比赛开始时，每个联队的2台机器人必须放入各自的启动区内。
在任何一个启动区内的机器人不能超过1台，且机器人与地面的接触面不得超出启动区，如图9和10所示。
6.5.2.5每场比赛开始前，每支联队将有2个垒包可预装，每台机器人各装1个。
预装的得分物品不得与场地垫表面、其它场地要素及场上的得分物品接触，如图11和12所示。
预装的得分物品可以少于上述规定的数量，未预装的得分物品留在联队站位处作为操作手装填。
6.5.2.6到场的参赛队员应抓紧时间做好启动前的准备工作（例如，将机器人恢复到启动前的状态，将手动控制器放在地上，等等）。
6.5.2.7完成准备工作后，队员应向裁判员示意。
6.5.3启动
6.5.3.1裁判员确认两个联队均已准备好后，将发出“5，4，3，2，1，开始”的倒计数启动口令。
随着倒计时的开始，操作手可以用一只手慢慢靠近机器人，听到“开始”命令的第一个字，操作手可以触碰一个按钮或给传感器一个信号去启动机器人。
6.5.3.2在“开始”命令前启动机器人将被视为“误启动”并受到警告或处罚。
6.5.3.3机器人一旦启动，就只能受操作手或自带的控制器中的程序控制。
6.5.3.4启动后的机器人不能故意分离出部件或把机械零件掉在场上。
偶然脱落的机器人零部件，由裁判员随时清出场地。
如果有意分离的部件或机构影响了比赛的进行，裁判员可决定取消其比赛资格。
多次故意犯规可能导致取消该队的参赛资格。
6.5.3.5启动后的机器人如因速度过快或程序错误完全越出场地边界，该机器人不能再回到场上。
在自动比赛时段开始后，如果机器人将得分物品抛出场地，裁判员应尽快将它放回场上，并尽可能接近离场处。
6.5.3.6以破坏、损害、翻倒、纠缠机器人为目的的策略和动作是违背VEX挑战赛的精神的，是不允许的。
然而，本届比赛是一种对抗性比赛，可能发生一些偶然的翻倒、纠缠和损坏。
如果这些动作被判断为有意的，犯规的参赛队将被取消该场的比赛资格。
如果一再犯规，犯规的参赛队将被后续比赛的参赛资格。
6.5.3.7在自动比赛时段，操作手可以接触完全在本联队启动区的机器人，可以处理该机器人。
在与机器人接触时，操作手不可以直接用手或通过机器人有意与得分物品（正在装入机器人的得分物品除外）接触来改变其位置。
操作手也不可以改变机器人的形态，修理机器人时除外，例如，改变机器人相对于场地的位置是可以的，用手抬起机器人的手臂是不可以的。
这一条规则的意图是允许参赛队修理不能动的机器人，将操作手装填的物品装入机器人，改变机器人的位置和朝向，用按钮或传感器激活机器人的其它自动模式。
本规则不允许参赛队以接触机器人的方式来控制它或形成导致得分的运动。
6.5.3.8在操作手控制时段，只要机器人从未离开本联队的启动区，上场队员就可以处理该机器人。
此规定的意图是允许参赛队在比赛开始时修理不能动的机器人。
6.5.3.9在操作手控制时段，机器人不能牵制或围困对方机器人超过5秒钟。
裁判员会要求牵制的机器人离开被牵制的机器人至少500mm，以结束牵制或围困。
牵制或围困结束后，该参赛队不得再次牵制或围困同一台机器人超过5秒钟。
如果裁判员认为违反了此规定，犯规的机器人将被取消该场的比赛资格。
在自动比赛时段，对牵制或围困动作不判罚。
6.5.3.10比赛中，操作手不得有意接触任何得分物品、场地要素或机器人，但6.5.3.7所说的接触除外。
任何有意接触会导致被取消比赛资格。
偶然的接触不会受罚，除非这种接触直接影响到比赛的最终得分。
后一种偶然接触将会被取消比赛资格。
6.5.3.11有意破坏场地要素是非法的，犯规队会被取消比赛资格。
6.5.3.12在操作手控制时段，有意把得分物品抛出场外是犯规行为，第一次将受到警告并被扣罚5分，裁判员应尽快将它放回场上，并尽可能接近离场处。
第二次犯规的参赛队将被取消比赛资格。
6.5.3.13在比赛期间的任意时刻，上场队员可以引入联队站位处的垒包，进行操作手装填。
6.5.3.14引入的任何得分物品必须轻轻地放在与本联队启动区接触的机器人上或本联队的启动区内。
此规定的意图是允许参赛队引入得分物品，但不是给得分物品能量让它到达檐槽或高台的得分位置。
对于不影响比赛的违反此规定的小过错会给予警告。
影响比赛的恶劣犯规将导致取消比赛资格。
6.5.3.15在自动比赛时段，机器人不得突破对方联队的启动区，违反此规定将使犯规队自动失去自动比赛时段的奖励分并废弃犯规的机器人。
6.5.3.16机器人不得有意将垒包放到对方机器人上。
违反此规定将导致取消比赛资格。
6.5.3.17机器人不得抓住、缠绕或依附任何场地要素。
违反此规定将导致取消比赛资格。
6.5.4暂停
初赛中，无论是自动比赛时段还是操作手控制时段，操作手不得叫暂停。
复赛中，每个联队只能在操作手控制时段叫一次暂停，但暂停时间不能超过3分钟。
6.5.5比赛结束
6.5.5.1无论初赛与复赛，每场比赛时间均为120秒钟，其中前15秒为自动比赛时段，接着的105秒为操作手控制时段。
两个时段之间可以稍有间歇，由裁判员决定。
在自动比赛时段中纠缠在一起的机器人由裁判员协助参赛队员分开后，再开始操作手控制时段的比赛。
6.5.5.2操作手控制时段结束，该场比赛即结束。
裁判员吹响结束哨音后，操作手应立即将手动控制器放在地上，除关断机器人电源外，不能与场上的机器人或任何物品接触。
6.5.5.3裁判员记录场上状态，填写记分表（见附录B）。
参赛队员应确认自己的得分，并立即将自己的机器人搬回准备区。
6.5.5.4主裁判发出“清理场地”的信号后，参赛队员才能进入比赛场地。
裁判员和志愿者将场地设施恢复到启动前状态。
6.6确定获胜联队
6.6.1每场比赛后，每个联队的得分为各种动作的得分扣除罚分,按最终得分多少确定胜负。
6.6.2初赛可以有平局。
6.6.3每场复赛必须决出胜负。
如果两个联队的得分相同，按以下的优先次序确定获胜联队：
•在高台上得分多的联队获胜；
•在檐槽中得分多的联队获胜；
•在自动比赛时段中得分多的联队获胜；
•如果仍然不分胜负，由裁判员确定获胜联队。
6.6.41/2决赛失利的两支联队将争夺季军。
6.6.5总裁判长可以根据比赛情况决定是否对争夺冠军和争夺季军的比赛采用三局两胜制。
7记分
7.1每场比赛结束后，按赛场上的实际状态计分。
•在本联队的地面得分处的每个垒包记1分。
•在本联队的檐槽中的每个垒包记5分。
•在本联队的高台中的每个垒包记10分。
•在本联队的地面得分处中的每个金垒记6分。
•在本联队的檐槽中的每个金垒记10分。
•在本联队的高台中的每个金垒记15分
7.2自动比赛时段结束时得分最多的联队获得分奖励。
如果两个联队得分相同，则均无奖励分。
7.3比赛结束时停泊机器人最多的
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