福建省青少年机器人竞赛.docx
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福建省青少年机器人竞赛
福建省青少年机器人竞赛总则·················································1
机器人创意比赛主题与规则·················································3
机器人基本技能比赛主题与规则············································7
FLL机器人挑战赛主题与规则··············································18
FLL机器人工程挑战赛技术问辩要求······································31
FLL机器人工程挑战赛课题研究要求······································32
FLL机器人工程挑战赛团队合作要求······································33
VEX机器人工程挑战赛主题与规则········································34
机器人足球比赛规则························································49
福建省青少年机器人竞赛
总则
一、竞赛的性质
福建省青少年机器人竞赛以培养青少年的创新意识和实践能力，提高青少年的科学素质为目的，是一项将技能培养、研究性学习融为一体，面向广大青少年机器人爱好者的科学普及性活动。
二、竞赛的主办单位、承办单位、协办单位
福建省青少年机器人竞赛每年举办一次。
由福建省科学技术协会和省教育厅主办，福建省青少年科技活动中心和设区市科协、教育局承办。
三、组织机构
竞赛组委会由主办单位与承办单位共同组成。
竞赛组委会办公室设在福建省青少年科技活动中心，负责竞赛日常工作。
四、比赛时间
每年举办一次（四月下旬2-3天，其中竞赛时间1至1.5天）
五、赛事安排
福建省青少年机器人竞赛的比赛项目根据“中国青少年机器人竞赛”和“全国电脑作品制作竞赛”中机器人竞赛项目而设置。
2009年的比赛项目有机器人工程创意比赛、机器人基本技能比赛、机器人足球比赛、VEX机器人工程挑战赛、FLL机器人工程挑战赛。
六、参赛对象及组团方式
参赛对象：
全省中小学、中等职业学校在校学生。
每个参赛者必须先经过各设区市的选拔，由各设区市组团参赛。
每人只允许参加一个项目，以参赛队为单位参赛，每个参赛队不多于2名学生。
参赛者分小学、初中、高中三个组别，不允许跨组别组队。
各参赛队以“学校名称+项目名称”命名。
每个参赛队允许申报不超过2名指导教师，排前者为第一指导教师（参加全国赛只申报第一指导教师，如有更改必须提供学校证明）。
七、奖项设立
由省级承办单位负责成立专家评审组和竞赛裁判组，对申报参赛的作品、项目进行评审和对竞赛进行评判。
根据评审、竞赛成绩，按学段和类别分别评出一、二、三等奖，并在网站公示获奖名单。
无异议后，由省主办单位为获奖个人颁发获奖证书。
获得省青少年机器人竞赛一等奖的部分选手将参加“2009年中国青少年机器人竞赛”或“2009年第十届全国中小学生电脑制作活动”中的机器人竞赛。
八、参赛申报
1.名额分配
竞赛组委会将根据各设区市往年参赛情况和成绩，下达各市区市参加省赛名额。
各设区市按照限定的名额数，择优向竞赛组委会办公室申报。
每名参赛选手只能申报参加一个竞赛项目。
2.申报时间
申报时间和要求另行通知。
3.申报方式
为了加强机器人竞赛组织工作的科学性、规范性，提高工作效率，第七届竞赛申报采取纸质和网上申报相结合。
所有项目都必须填写纸质申报表，其余材料可从网上申报。
4.申报流程
请登录网站，进行网上申报，具体流程如下：
1）组委会根据分配名额生成授权号；
2）各设区市指定一名负责人，根据组委会提供的账号和密码，登录管理系统获取本设区市所有参赛队授权号，并及时分发给各参赛队的教练员；
3）教练员拿到授权号后，应立即登录指定网站注册（填写参赛队的个人信息，确认参赛），并在指定时间前上传项目信息、附件等；
4）参赛者申报完毕后，各设区市竞赛负责人对申报信息进行首次资格审查，如不合要求应即时更正，确保网上申报信息与纸质申报表完全一致；
5）最后，省竞赛组委会对各设区市申报信息进行再次资格审查，不合格者将予以淘汰；
6）在网上公布确认的参赛队名单。
九、器材
所有参赛者自带器材和电脑（参加基本技能的参赛队的电脑只允许装载操作系统软件和机器人编程软件）。
除创意比赛外，其它项目使用中国青少年机器人竞赛组委会推荐的厂家生产的教育机器人套材
十、未尽事宜由竞赛组委会解释
第七届福建省青少年机器人竞赛
机器人创意比赛主题与规则
1.关于机器人创意比赛
机器人创意比赛是基于每年一度的中国青少年机器人竞赛的主题与规则，组织机器人爱好者，在课题导师或教练员的指导下，在学校、家庭、校外机器人工作室或科技实验室里，以个人或小组的方式，进行智能机器人的创意、设计、编程与制作，最后以具体的机器人创意作品的形式参加青少年机器人竞赛组委会举办的机器人创意比赛活动。
机器人创意比赛对于培养学生学习与综合运用机器人技术、电子信息技术、工程技术，激发创新思维潜能，提高综合设计和制作的能力极为有益。
2.主题：
我的飞天梦
2.1.主题简介
中华民族从远古时代就有飞天的梦想。
今年神七升空，完成了太空行走，实现了从舱内转向舱外活动的重大跨越。
2009年，中国青少年研发的小卫星也计划冲天，直指茫茫苍穹，为神七的伴飞卫星送去一位新伙伴。
这些契机为青少年机器人爱好者提供了创意设计的主题框架，点燃他们实现“我的飞天梦”的激情。
2.2.课题研究
通常人们也把航天器看成机器人家族的一个成员。
在机器人创意前期，同学们需要开展对神七问天全过程的课题研究。
将起飞、箭船分离、太阳电池帆板展开、轨道舱与工作舱之间的变换、出舱行走、操作固体润滑材料、卫星释放和伴飞、视频音频信号传输、返回舱着陆等技术环节中的若干个组合起来，用作品的形式加以表述，或者基于机器人的介入，突显一个或多个创意点，设计新的解决方案。
实际上，课题研究的视野可以更广阔一些。
因为机器人在航天方面还有许多其他应用。
空间机器人大致分为轨道机器人和行星机器人。
前者在失重条件下置身于宇宙飞船的内部或外部实施作业，于是相应地有舱内机器人和舱外机器人之分。
后者从行星着陆器中分离出来，完成星球表面的行走和探测任务。
舱内机器人通常完成程序化作业，如为实验台更换零部件、操作试件等。
舱外机器人暴露在宇宙环境中，作业任务有装配、设备更换、检查、卫星回收等。
由此分为起重型（操作大型对象物，如航天飞机和太空站机械手）、精密作业型（进行细微作业）、自由飞行型（如舱外摄像机器人）等几类。
自由飞行机器人能实现真正意义上的太空傲游。
为了释放或捕捉太空浮游物，它必须完成对象物的探索、识别、相对距离和速度的测定、运动物体状态的估计等。
技术上的困难在于失重状态下的运动控制问题，以及如何避免碰撞，减少推进剂消耗等。
行星机器人的实际应用如在1967年、1968年实施阿波罗计划时在月球着陆的Surveyor3号、7号。
1976年在火星着陆的Viking1号、2号。
1997年在火星上着陆的Micro-RoverSojourner等。
该机器人外形尺寸63×48×28cm，质量11kg，浮动转向悬挂系统6轮独立驱动，可跨越与车轮直径（13cm）相当的障碍物。
为了便于高温沙地行走，车轮采用钢丝网状结构，最高行进速度0.4m/min，探测半径10m，名义寿命7天。
美国在2003年6月和7月分别发射Spirit和Opportunity，其上各搭载1台火星探索机器人，长1.6m、质量174kg、最大速度5cm/s、工作寿命90天。
上述行星机器人多数都搭载了机械臂，它们被赋予土壤取样、岩土分析，水份寻找、生命迹象调查等任务。
确认其中你所感兴趣的空间机器人，设想你接受了某个星球的探测任务，或者接受了在舱内借助机器人实验的任务，对此创建一个作品方案，表达一个或多个创新点，或者对现存的解决方案加以改进。
3.比赛规则
3.1.分组
比赛分小学组、初中组、高中组。
不要求选手现场搭建参赛作品，现场比赛的内容为展示、演示和评审。
每个项目参与学生不多于2名，必须是中小学在校学生。
学生在教师指导下布展，并独立演示和接受专家问辩。
3.2.参赛作品的器材要求
参加本届竞赛的机器人作品，除不得选用污染环境、有害健康的器材外，原则上不限定参赛使用的器材。
鼓励小学组参赛作品尽量利用平时课外活动的、现成的机器人器材套件开展设计和搭建，力求节省成本，避免比赛的成人化倾向。
提倡在初、高中组参赛作品中一定程度采用自制器材，且机器人的创意、设计、搭建、编程应由学生独立或集体亲身实践和完成。
3.3.参赛机器人作品应该体现六个要素
（1）符合创新比赛的主题，正确体现机器人的内涵；
（2）在契合主题的前提下，机器人演示情节的完整性和创意的新颖性；
（3）科学性和一定的研究制作工作量；
（4）研制过程和作品成果均体现出学生的主体性；
（5）注重机器人的外观设计、制作工艺、观赏性；
（6）规范的研制报告。
3.4.机器人创意比赛程序
创意比赛分资格审查、初评和终评三个环节。
3.4.1.申报
机器人创意比赛参赛队应在规定截止日期，向组委会办公室提交申报资料，其内容如下：
（1）机器人创意比赛项目申报表；
（2）机器人创意比赛项目研制报告一份。
该报告的文字与图表（外观图、结构图、原理图等）共计不超过5页，另附作品彩色照片、参赛选手研制过程照片不超过5幅；
（3）机器人动作演示的视频资料1～5分钟；
（4）项目研发所需材料清单一份；
（5）项目运行的完整程序设计（程序设计可以使用图形程序设计），使用的语言不限；
（6）除必须邮寄纸质版本申报表3份和研制报告1份、视频光盘一张外，其它申报资料均以电子版本形式提交（通过福建省青少年科技活动中心网站,以下简称网站）；
（7）是否按时、完整、规范地提供上述资料，将作为申报作品资格审查与项目初评的重要依据。
凡未达到要求者，将被取消参加省赛终评的资格。
3.4.2.资格审查与初评
竞赛组委会和专家委员会将根据申报资料对参赛作品进行资格审查与初评。
其结果将在网站公示。
通过资格审查与初评的作品才被允许进入省赛终评。
3.4.3.现场布展
（1）获得终评资格的参赛选手要为各自作品制作一块120厘米（高）、90厘米（宽，一律竖用）的作品展示板（展示板由组委会提供），供展示使用；
（2）各参赛机器人作品的展台面积不超过2平方米；
3.4.4.机器人的组装与调试
在正式展示和问辩前，组委会安排有供参赛队布展、组装和调试作品的时间。
3.4.5.终评
机器人创意比赛的终评包括作品展示和现场问辩。
（2）现场问辩：
在终评的指定期间段内，所有参赛选手应在展台旁待命，以便接受评审专家的现场问辩。
选手有5分钟的讲解与演示时间，问辩时间通常不超过10分钟；
最终成绩是在综合初评、现场展示效果、问辩表现的基础上，依据评分标准（见后），经评审小组集体评议后做出的。
组委会将在闭幕式上发布终评结果，并在网站上公示。
4.机器人创意比赛作品的评分标准
按照表1所示的六项标准评分。
表1机器人创意比赛作品的评分标准
项目
细目
权重
作品评分标准
创意
1.新颖性、独立性、特色
2.与已有解决方案相比有一个创新点或多个创新点
3.在消化吸收前人成果的基础上做到融会贯通，举一反三
25%
目标
1.目标明确，契合主题
2.选题有新颖性和潜在的实用性
3.问题带有社会性和典型性，解决方案有可行性
25%
工作量
完整性、
1.立项的依据合理，结论可信
2.作品申报的资料完整、按时、规范
3.有适当的工作量
4.主要由学生独立或团队集体合作完成
15%
设计制作精良
1.作品结构合理、巧妙，用材得当
2.制作精良，外观形似与神似兼备，演示赏心悦目
3.解决方案得到数据支持或被样机验证
15%
操作
表达
1.现场操作娴熟、机器人动作过程完整，可重复演示
2.展板内容简明，版式富有创意，视觉效果好
3.陈述清晰条理，能反映对创意的深入理解
4.问辩思路清楚，结论令人信服
10%
精神
团队
1.团队分工明确，各司其职，团结协作
2.每位选手均参与了项目全过程，掌握技术细节
3.项目成果由团队集体合作完成
10%
5.奖励
按照高中、初中、小学组别分别评出若干一等奖、二等奖、三等奖，并颁发奖牌和证书
6.其它
6.1.关于比赛规则的任何修订，将在福建省青少年科技活动中心在线网站上发布。
6.2.比赛期间，凡是规则中没有说明的事项由裁判委员会决定。
6.3.第七届福建省青少年机器人竞赛裁判委员会对凡是规则中未说明事项，以及有争议事项，均拥有最后解释权和决定权。
第七届福建省青少年机器人竞赛
机器人基本技能比赛主题与规则
1.机器人基本技能比赛简介
机器人基本技能比赛是省青少年机器人竞赛项目之一。
其活动对象为全省在校中小学生，要求参加比赛的代表队在现场自行制作机器人并进行编程。
参赛的机器人是自动程序控制的，可以在赛前公布的特定竞赛场地上，按照一定的规则进行比赛活动。
在青少年机器人竞赛中设置机器人基本技能比赛的目的是检验青少年对机器人基本技术的理解和掌握程度，激发青少年对机器人技术的兴趣，培养动手动脑的能力。
2.竞赛主题
本届机器人基本技能比赛的主题为“重建家园”。
2008年四川汶川特大地震破坏力之强、波及范围之广，中外罕见，令世界震惊。
灾难发生，举国奋起。
中华民族迸发出气壮山河、撼天动地的伟大力量，一场与死神赛跑、不惜一切代价抢险救人的抗震救灾斗争和灾后重建家园工作迅速展开。
积极行动起来，我们要与自己研制的机器人一起投身重建家园！
让中华民族万众一心、不屈不挠、友爱互助、自强不息的伟大精神永远激励我们快乐成长！
经过比赛，学生们不仅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。
在每场比赛中，一支参赛队的机器人从指定的启动区出发，在尽可能短的时间内完成几种任务,获得尽可能高的得分。
3.比赛场地与环境
3.1.场地
图1是比赛场地的示意图。
图1比赛场地
3.2.赛场规格与要求
3.2.1.机器人比赛场地的内部尺寸为长3000mm、宽2000mm，用木工板制成三块底板，拼接而成，厚15～20mm。
场地四周装有白色木质围栏，栏高为150mm，厚15～20mm。
用厚15～20mm、长500mm、宽500mm的木工板制成18块固定拼装块和16块可换拼装块。
场地四周装有白色木质围栏，栏高150mm，厚15～20mm。
3.2.2.场地底板刷白色亚光漆，亚光黑色胶带粘贴的黑色引导线宽度为20～25mm。
黑色引导线间距为500mm，横平竖直。
以下凡是涉及黑线的尺寸，均指其中心线。
3.2.3.场上有一块长300mm、宽300mm的蓝色方形区，是机器人的启动区。
另一块长300mm、宽300mm的黄色方形区，是重建家园施工区，也称为机器人移动的目标区（以下称为目标区）。
启动区附近有一个长150mm、宽150mm的黄色方形区，是仓库。
启动区、目标区与仓库的具体位置在赛前确定，不过仓库一般位于启动区的附近。
3.2.4.需要运送给灾民的建筑材料有两类：
一类为“方砖”，用边长30mm的立方体（木制，涂红色漆）代表，重约20～30g，共4块；另一类为“圆木”，用直径30mm、高45mm的圆柱体（木制，涂棕色漆）代表，重约25～35g，共4根。
比赛开始前，允许有4个（最多）建筑材料装载在机器人上（参赛队可以自由选择全装“方砖”或全装“圆木”或混装，只要它们与机器人接触且未接触比赛场地，预装就是合格的），（这里是说“预装”时不着地，但在运送时不受限制。
就是说，机器人一启动，只要你觉得方便，都可以把预装的建筑材料倒在地上推着走）。
另4个码放在仓库中。
在图1的例子中，机器人上混装了“方砖”和“圆木”各2个，故剩下的2个“方砖”和2个“圆木”被存放在仓库中四个角落，如图2所示。
图2仓库示意图（mm）图3安全岛尺寸（mm）
3.2.5.在黑色引导线的某个交叉点上，还布置了一个白色的高地，称为安全岛，如图3所示。
在完成任务后应将机器人停放在安全岛上（表示它随时处于待命状态）。
安全岛的具体位置和朝向另定。
3.2.6.尚待清除的山崩滚落的“巨石”用去掉标签（或在罐外包一层铝箔）的标准355毫升易拉罐表示，向上直立。
罐中装黄沙（不能采用液体），使重量达到500g。
“巨石”被布置在黑色引导线或它们的交叉点上，具体位置另定。
场上巨石数目为4个。
3.2.7.图1中有6块500mm×500mm没有画黑色引导线的空白，留待填入预先做好的500mm×500mm、厚15～20mm的正方形可换拼装块（表示需要临时抢通的区域，以及该区域中可能出现的各种道路状况），以构成完整的场地。
木工板制成的可换拼装块共16种，如图4所示。
拼装块表面颜色应该一致。
16种可换拼装块的特征分述如下：
#1居中有一条黑色引导线，拼装时可能旋转90°。
#2有两条连接正方形相邻两边中点的黑色引导线，拼装时可能旋转90°。
#3有一条连接正方形对边中点的正弦黑色引导线，拼装时可能旋转90°。
#4在可换拼装块2的两条黑色引导线的2/3处连一条Z形黑色引导线，拼装时可能旋转90°。
#5有两条连接正方形相邻两边中点的圆弧形黑色引导线，圆弧半径为250mm，拼装时可能旋转90°。
#6正方形正中有直径为360mm的圆形黑色引导线，正方形各边中点与圆用直线就近相联。
#7直径为360mm的3/4圆形黑色引导线在垂直和水平方向偏离正方形可换拼装块中心各35mm。
正方形两边中点与圆弧端点用斜线就近相连。
拼装时可能旋转90°、180°、270°。
图4可换拼装块
#8正方形正中有边长为360mm的正方形黑色引导线，可换拼装块一对边的中点用直线与正方形引导线就近相连，拼装时可能旋转90°。
#9正方形正中有一个截面为等腰三角形的双面斜坡（表示临时修建的桥梁），坡面有黑色引导线。
三角形底边长500mm，高40mm。
斜坡宽360mm。
拼装时可能旋转90°。
#10居中有一条黑色引导线，两边灰色部分是两面高“墙”（表示临时路面穿过的峡谷），墙高150mm，两墙面间距为400mm。
拼装时可能旋转90°。
#11正方形相邻两边中点有两条折线的黑色引导线相连，每条折线由两段较短的直线和两段较长的直线组成，较短的线段长100mm，较长的线段长150mm。
拼装时可能旋转90°。
#12可换拼装块中有一块不规则的棕色区域，表示泥石流阻断了道路，不能通过。
拼装时可能旋转90°。
#13可换拼装块上居中粘贴了三条长400mm、宽60mm、高3mm的木条，彼此相隔60mm，表示临时修建的碎石路。
有一条黑色引导线贯穿可换拼装块。
拼装时可能旋转90°。
#14从可换拼装块一边中点到邻边中点用直线段和1/4圆弧段连接，分别是50mm直线、半径50mm圆弧、50mm直线、半径50mm圆弧、200mm直线、半径50mm圆弧、200mm直线、半径50mm圆弧、50mm直线、半径50mm圆弧、50mm直线，表示临时修建的小路。
拼装时可能旋转90°、180°、270°。
#15可换拼装块14的变形，从200mm线段中点到正方形边的中点有100mm长的直线短相连。
拼装时可能旋转90°、180°、270°。
#16可换拼装块上有一块表示堰塞湖的不规则图形，不能通过。
拼装时可能旋转90°。
3.2.8比赛场地尺寸的允许误差是±10mm，拼装块尺寸的允许误差是-2mm，对此，参赛队设计机器人时必须充分考虑。
3.2.9拼装的场地尽可能平整，但接缝处可能有3mm的高低差和3mm的间隙。
3.2.10启动区、目标区、仓库、“巨石”、安全岛的位置、选用的可换拼装块的类型以及位置和方向在赛前准备时由裁判员现场抽签确定公布。
小学、初中、高中三个组别场地的复杂程度是不同的。
场地一经公布，在整个比赛过程中不再变化。
一个完整的场地示例的照片如图5所示。
图5一个完整的场地的示例
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.任务说明
4.1.小学组基本任务
4.1.1.机器人从启动区出发到达目标区。
机器人至少要通过3个不同的可换拼装块和清理1块“巨石”后方能进入目标区；否则，进入目标区是无效的。
4.1.2.清理“巨石”的标准是把它移动到不再与黑色引导线接触的地方并保持这种状态一直到终场。
进入目标区的标准是机器人的任何一部分在地面的正投影包含在目标区内，且机器人保持这样的状态至少3秒钟。
4.1.3.把机器人停放在安全岛上“待命”。
只有进入过目标区的机器人才能停在安全岛上。
停在安全岛的标准是机器人不与该岛以外的地面接触（即机器人所有轮子都在斜面以上,不能与斜面外平地接触），且这样的状态一直要维持到终场。
4.2.初中组基本任务
4.2.1.除上述小学组的基本任务外，必须通过的可换拼装块数量增加到4个。
4.2.2.机器人在进入目标区后，还要把2个建筑材料放入目标区。
建筑材料放入目标区的标准是该建筑材料的任何一部分与目标区地面接触。
4.3.高中组基本任务
4.3.1.除上述初中组的基本任务外，必须清理的“巨石”数量增加到2个，运送到目标区的建筑材料增加到3个。
4.4.额外任务
除上述各组别的基本任务外，机器人还可以通过完成额外的任务，即经过更多的可换拼装块、清理更多的巨石、运送更多的建筑材料到目标区来获取更多的得分。
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。
参加机器人基本技能比赛的机器人限用竞赛组委会指定的教育机器人套材。
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.在启动区内，机器人外形最大尺寸不得超过长300mm、宽300mm、高400mm。
在开始比赛后，机器人可以超出此尺寸限制。
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，使用数量不限。
5.5.机器人上的所有零部件必须可靠固定，不允许脱落在场地上。
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竞赛场地的危险元件。
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。
6.比赛
6.1.赛制
6.1.1.机器人基本技能竞赛按小学、初中、高中三个组别分别进行比赛。
6.1.2.比赛前，用电子抽签方式确定参赛队的编号。
6.1.3.比赛不分初赛与复赛，进行三轮。
每轮比赛，参赛队均按自己的编号依次上场。
每支参赛队有三次上场机会，每次均记分。
6.1.4.三轮比赛结束后，取每个参赛队的两次最好成绩之和作为该队的总成绩。
按总成绩对参赛队排名。
6.2.
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