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NOC全国赛规则


第九届

学生竞赛项目

虚拟机器人灭火
一、竞赛目标 参赛学生通过机器人 3D 仿真系统自主搭建机器人及其传感器并且编写机器 人迷宫灭火程序, 自动控制虚拟机器人实现搜索房间和发现模拟火源并加以灭火 施救,完成相应的竞赛任务。 通过该项目的实践,旨在提高青少年对机器人浓厚兴 趣、提高中小学生程序设计和机器人的应用能力、开发学生的创新思维。 二、竞赛范围 小学组、初中组、高中组(含中职) 。 三、竞赛环境 1、软件环境 (1)操作系统:Windows2000、WindowsXP(NetFramework2.0 DirectX9.0c) 中任何一种(推荐 WindowsXp) 。 (2)比赛系统:热博 RB-3DRSS 虚拟机器人 3D 仿真系统单机版。 2、硬件环境 (1)电脑硬件配臵:CPU2.4GHZ以上,内存512G以上,显卡64M支持3D(推荐 配臵CPU3.0G,内存1G,显卡128M支持3D)。 (2)电脑数量:组委会提供竞赛现场编程用电脑(每人一台),参赛选手不 允许携带任何可以复制文件的工具进入竞赛现场(如U盘等)。 四、参赛队伍 每支参赛队伍限1名选手。 五、竞赛任务 虚拟机器人灭火是模拟现实家庭环境中处理火警的过程。 制作一个由计算机 程序控制的虚拟机器人, 在一套模拟平面结构的房间里运动,找到代表房间里火 灾点的正在燃烧的蜡烛并尽快将它扑灭。 六、竞赛标准 1、模拟房子平面结构和特性
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(1)竞赛场地平面结构示意图见《场地立体示意图》 。示意图供练习和实践时 参考, 竞赛场地的实际尺寸与示意图基本相同(虚拟房间场地比赛时由组委会统 一制作提供,并且标准一致) 。 (2) 模拟房间的墙壁高不低于 25 个单位。竞赛场地地板为黑色的光滑平整表 面(摩擦系数比赛时统一确定) 。 (3) 房间所有走廊和门框的宽度均不小于机器人大小的 30 个单位。门框上没 有门, 在门框所在地面上用一条白线表示房间入口和门,白线本身的面积属于房 间内的区域。 (4)机器人必须从竞赛场地中代表起始位臵的白色正方形中开始启动。如示 意图中标有“H”的正方形,代表起始位臵。实际竞赛场地并不标记“H” 。 (5)参赛选手可以用一些装臵来校正机器人在正方形中的位臵。一旦启动, 它可以在竞赛场地中向所希望的方向横向或纵向运动。 (6)最终虚拟竞赛场地以组委会当天提供为准。 2、场地照明 虚拟灭火竞赛场地周围的照明均按理想化条件设臵,无对各种传感器产生干 扰现象。 3、机器人及传感器 虚拟灭火机器人及其所使用的传感器均由 3D 仿真系统中提供, 在搭建过程中 只能使用系统提供的机器人及相应的传感器。 4、蜡烛 蜡烛的火焰代表房间内机器人试图找到并扑灭的火源。火源的火焰位臵有效 高度(指火焰底部距场地表面的距离)在 9 至 12 个单位之间。 5、家具 竞赛场地内有一件模拟家具。由抽签确定房间号之后,这件模拟家具将摆放 在该房间的示意位臵。 机器人可以接触模拟家具。模拟家具是一个 6 个单位直径 圆柱,柱高与墙壁等高。 6、场地立体示意图

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图中白色圆弧内为蜡烛摆放区域,黄色圆柱为家具,房间内白色区域为搜救 位臵。抽中房间后蜡烛、家具和搜救对象位臵如图中所示。小学组和初中组的场 地没有搜救标识。每个房间都将保留标识火源的白线。 七、竞赛规则 1、机器人运行 (1)机器人一旦启动必须在没有参赛选手的干预下自动控制,即:机器人必 须是由计算机程序控制。 (2)机器人在运行过程中可以碰撞或接触墙壁。 (3)机器人搜救:在高中组比赛中,将列入搜救任务及回家任务。 (4)机器人灭火后才能进行搜救。 (5)搜救区域放在火源房间中。在房间中靠墙壁,有一个 20×15 个单位、长 方形的白线。机器人灭完火后,必须到达搜救区域(机器人的任何一个轮子接触 搜救区域)后离开房间才算作有效搜救。 2、熄灭蜡烛 (1)机器人只能运用系统提供的灭火道具进行灭火。蜡烛在燃烧时不允许被 撞倒,否则,按未完成灭火任务处理。如果机器人在进行灭火动作的过程中碰撞
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蜡烛,机器人运行成绩仍然有效。 (2)机器人在开始灭火动作时,必须完全进入蜡烛所在房间(即:机器人在 地面的垂直投影全部越过房间门口地面的白线,而不是在线外或者踩在线上) , 并且机器人必须有部分或全部到达距离火焰 30 个单位的圈以内。 3、蜡烛位臵 由抽签确定房间号,蜡烛将摆放在该房间的示意位臵。 4、竞赛方式 (1)小学组:蜡烛将随机放在四个房间中,只完成灭火任务。 (2)初中组:蜡烛将随机放在四个房间中,完成灭火任务、回家任务。 (3)高中组:蜡烛将随机放在四个房间中,完成灭火任务之后,须完成搜救 任务和回家任务。 5、竞赛时长 (1)机器人搭建、编程及调试:60 分钟/组别。 (2)任务时长 “灭火”任务时长为 3 分钟(机器人须在 3 分钟内找到蜡烛并熄灭) ,如 3 分钟内未完成灭火则任务失败,时间记为3分钟。 “搜救” 任务时长为 3 分钟(机器人熄灭蜡烛后开始计时至机器人离开灭 火搜救房间终止),如 3 分钟内未完成搜救则任务失败,时间记为3分钟。 “回家” 任务时长为 4 分钟(机器人离开灭火搜救房间后开始计时至机器 人回到“家”终止) ,如 4 分钟内未完成回家则任务失败,时间记为 4 分钟。 6、比赛终止 (1)裁判宣布入场后 5 分钟内,参赛队员没有入场。 (2)裁判宣布停止调试,参赛队员未及时上交程序。 (3)比赛过程中队员出现严重犯规事件。 7、比赛结束 1、机器人完成规定任务。 2、规定的比赛时间用完。 3、参赛选手主动宣布放弃。
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八、评分标准 1、得分 (1)每次得分=实际时间×房间系数[×灭火系数]×搜救系数(高中组)×回 家系数(初中、高中组)(注: 。 “[×灭火系数]”可以省略) (2)参赛队伍程序连续运行两次,取得分较低的一次计为该阶段的竞赛成绩 (得分越低成绩越好) 。 (3)参赛队伍该阶段的得分占其成绩的 60%。 2、任务完成判断及其系数 (1)灭火任务:超时视为任务失败。灭火任务成功系数是 1。 (2)搜救任务:机器人走出蜡烛及搜救区域所在房间但未能到达搜救区域、 超时均视为任务失败。搜救任务成功系数是 0.6。 (3)回家任务:机器人回家途中进入任何房间(机器人全部越过白线即为进 入房间) 、机器人进入起始位臵而未停止动作、机器人未回到起始位臵、 超时均视为任务失败。回家任务成功系数是 0.8。 注: 各单项任务必须根据以上任务顺序完成否则即整个任务失败。每个单项任务 必须在其相应的顺序位臵完成才能算该单项任务完成, 当前各单项任务失败则此 次计时比赛结束, 此任务及其之后的各单项任务按任务失败计时。各单项任务失 败其时间按照最长时间计时,并且不能获得相应任务系数。 3、房间系数 机器人找到蜡烛前搜索的房间越多,房间系数值越小。 (1)成功搜索 1 个房间,房间系数为 1.00。 (2)成功搜索 2 个房间,房间系数为 0.75。 (3)成功搜索 3 个房间,房间系数为 0.50。 (4)成功搜索 4 个房间,房间系数为 0.30。 注: 机器人搜索房间顺序不限, 机器人须全部越过门框白线进入房间内才能视为 机器人搜索了该房间。未完成灭火任务不计算房间系数;重复搜索同一个房间, 房间系数不重复计算。 4、实际时间 (1)实际时间为系统自动计时时间。包括灭火时间、搜救时间和回家时间。
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(2)搜救时间定义:机器人熄灭蜡烛开始计时至机器人完全离开搜救对象所 在房间终止。机器人地面垂直投影完全越过房间的白线视为机器人离开房间。 (3)回家时间(初中组)定义:机器人熄灭蜡烛开始计时至机器人回到代表 家的白色区域并处于静止状态终止。 (4)回家时间(高中组)定义:机器人离开搜救对象所在房间开始计时至机 器人回到代表家的白色区域并处于静止状态终止。 (5)小学组实际时间=灭火任务时间。 (6)初中组实际时间=灭火任务时间+回家任务时间。 (7)高中组实际时间=灭火任务时间+搜救任务时间+回家任务时间。 九、机器人现场主题创作 参赛队伍依据组委会统一提供的机器人构件(全国决赛采用“杭州热博积木 式机器人平台—HOTROBOT”器材)按岛屿探索的主题依序进行现场机器人搭建、 编程及动作展示。参赛队伍该阶段的得分占其成绩的40%。 1、任务及场地说明 机器人由起始点出发,经过若干个岛屿到达终点,场地示意图如下:
起点

岛屿

终点

(1)整个比赛场地为白色灯箱布喷绘而成。 (2)起点与终点为 A4 纸大小黑色色块。 (3)岛屿为 22~30 厘米直径的白色区域,外围黑色环线宽 2cm。
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(4)岛屿旁边的长方形尺寸为长 10cm、宽 2cm,用于指引机器人寻找下一个 岛屿。 (5)场地尺寸、岛屿摆放位臵现场公布。 2、竞赛用时: 80分钟/组别(在规定用时内可进行机器人搭建、编程、场地调 试及程序调整。 3、动作展示仅限一次,时长3分钟/组别,按抽签顺序完成。 4、 小学组机器人至少完成一个岛屿探索;初中组机器人至少完成两个岛屿探索; 高中组机器人至少完成三个岛屿探索。 5、机器人须沿岛屿外围黑色环线绕行一周方能视为该次探索成功。 6、机器人须经指引线到达下个岛屿,否则,其后续探索任务将不予记录得分。 7、机器人完成岛屿探索任务积分系数如下: 机器人完成一个岛屿探索任务,积分系数为 1。 机器人完成二个岛屿探索任务,积分系数为 0.9。 机器人完成三个岛屿探索任务,积分系数为 0.75。 机器人完成四个岛屿探索任务,积分系数为 0.5。 机器人完成五个岛屿探索任务,积分系数为 0.2。 8、机器人重复探索同一岛屿,不另外得分。 9、评分标准 (1)动作展示用时:机器人由起点(整个机器人须全部落在起点黑色色块内) 启动后开始计时至到达终点 (机器人任何一部分落在终点黑色色块内) 停止计时。 (2)规定动作展示时长内,机器人未能到达终点或机器人未完成任一岛屿探 索到达终点,均为动作展示失败,得分记为 6 分钟。 (3)动作展示超时,无论机器人处于何种状态,动作展示结束,得分记为 6 分钟。 (4)规定动作展示时长内,完成一个及以上数量岛屿探索并到达终点:得分= 动作展示用时×积分系数。其中,初、高中组完成岛屿探索少于规定数量,每少 一个加 1 分钟。 (5)得分越低成绩越好。

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