虛擬機(jī)器人滅火

1、虛擬機(jī)器人滅火一、競賽目標(biāo)參賽學(xué)生通過機(jī)器人3D仿真系統(tǒng)自主搭建機(jī)器人及其傳感器，并且編寫機(jī)器人迷宮滅火程序，自動控制虛擬機(jī)器人實現(xiàn)搜索房間和發(fā)現(xiàn)模擬火源并加以滅火施救,完成相應(yīng)的競賽任務(wù)。通過該項目的實踐，旨在提高青少年對機(jī)器人的濃厚興趣、提高中小學(xué)生程序設(shè)計和機(jī)器人的應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。二、競賽范圍小學(xué)組，初中組，高中組（含中職）。三、競賽環(huán)境1軟件環(huán)境：（1）操作系統(tǒng)：Windows 2000、Windows XP（NetFramework2.0 DirectX9.0c）中任何一種（推薦Windows XP）。（2）比賽系統(tǒng)：熱博RB-3DRSS虛擬機(jī)器人3D仿真系統(tǒng)單機(jī)版。2

2、硬件環(huán)境：（1）電腦硬件配置：CPU2.4GHZ以上，內(nèi)存512M以上，顯卡64M支持3D（推薦配置CPU3.0GHZ，內(nèi)存1G，顯卡128M支持3D）。（2）電腦數(shù)量：組委會提供競賽現(xiàn)場編程用電腦（每人一臺），參賽選手不允許攜帶任何可以復(fù)制文件的工具進(jìn)入競賽現(xiàn)場（如U盤等）。四、參賽隊伍每支參賽隊伍限1名選手。五、競賽任務(wù)虛擬機(jī)器人滅火是模擬現(xiàn)實家庭環(huán)境中處理火警的過程。制作一個由計算機(jī)程序控制的虛擬機(jī)器人，在一套模擬平面結(jié)構(gòu)的房間里運(yùn)動，找到代表房間里火災(zāi)點的正在燃燒的蠟燭并盡快將它撲滅。六、競賽標(biāo)準(zhǔn)1模擬房子平面結(jié)構(gòu)和特性：（1）競賽場地平面結(jié)構(gòu)示意圖見“場地立體示意圖”。示意圖供練習(xí)和

3、實踐時參考，競賽場地的實際尺寸與示意圖基本相同（虛擬房間場地比賽時由組委會統(tǒng)一制作提供，并且標(biāo)準(zhǔn)一致）。（2）模擬房間的墻壁高不低于25個單位。競賽場地地板為黑色的光滑平整表面（摩擦系數(shù)比賽時統(tǒng)一確定）。（3）房間所有走廊和門框的寬度均不小于機(jī)器人大小的30個單位。門框上沒有門，在門框所在地面上用一條白線表示房間入口和門，白線本身的面積屬于房間內(nèi)的區(qū)域。（4）機(jī)器人必須從競賽場地中代表起始位置的白色正方形中開始啟動。如示意圖中標(biāo)有“H”的正方形，代表起始位置。實際競賽場地并不標(biāo)記“H”。（5）參賽選手可以調(diào)整機(jī)器人在起始位置中的位置和方向，但是必須保證機(jī)器人所有部件都在起始位置的白色方框內(nèi)。一

4、旦啟動，它可以在競賽場地中向所希望的方向橫向或縱向運(yùn)動。（6）最終虛擬競賽場地以組委會當(dāng)天提供為準(zhǔn)。2場地照明：虛擬滅火競賽場地周圍的照明均按理想化條件設(shè)置，無對各種傳感器產(chǎn)生干擾現(xiàn)象。3機(jī)器人及傳感器：虛擬滅火機(jī)器人及其所使用的傳感器均由3D仿真系統(tǒng)中提供，在搭建過程中只能使用系統(tǒng)提供的機(jī)器人及相應(yīng)的傳感器。4蠟燭：蠟燭的火焰代表房間內(nèi)機(jī)器人試圖找到并撲滅的火源?；鹪吹幕鹧嫖恢糜行Ц叨龋ㄖ富鹧娴撞烤鄨龅乇砻娴木嚯x）在9至12個單位之間。 5家具：競賽場地內(nèi)有一件模擬家具。抽簽確定房間號之后，這件模擬家具將擺放在該房間的示意位置。機(jī)器人可以接觸模擬家具。模擬家具是一個6個單位的直徑圓柱，柱高與

5、墻壁等高。6場地立體示意圖：圖中白色圓弧內(nèi)為蠟燭擺放區(qū)域，黃色圓柱為家具，房間內(nèi)白色區(qū)域為搜救位置。抽中房間后蠟燭、家具和搜救對象位置如圖中所示。小學(xué)組和初中組的場地沒有搜救標(biāo)識。每個房間都將保留標(biāo)識火源的白線。七、競賽規(guī)則1機(jī)器人運(yùn)行：（1）機(jī)器人一旦啟動必須在沒有參賽選手的干預(yù)下自動控制，即機(jī)器人必須是由計算機(jī)程序控制。（2）機(jī)器人在運(yùn)行過程中可以碰撞或接觸墻壁。（3）機(jī)器人搜救：在高中組比賽中，將列入搜救任務(wù)及回家任務(wù)。（4）機(jī)器人滅火后才能進(jìn)行搜救。（5）搜救區(qū)域放在火源房間中。在房間中靠墻壁，有一個20×15個單位、長方形的白線。機(jī)器人滅完火后，必須到達(dá)搜救區(qū)域（機(jī)器人的任

6、何一個輪子接觸搜救區(qū)域）后離開房間才算作有效搜救。2熄滅蠟燭：（1）機(jī)器人只能運(yùn)用系統(tǒng)提供的滅火道具進(jìn)行滅火。蠟燭在燃燒時不允許被撞倒，否則，按未完成滅火任務(wù)處理。如果機(jī)器人在進(jìn)行滅火動作的過程中碰撞蠟燭，機(jī)器人運(yùn)行成績?nèi)匀挥行?。?）機(jī)器人在開始滅火動作時，必須完全進(jìn)入蠟燭所在房間（即：機(jī)器人在地面的垂直投影全部越過房間門口地面的白線，而不是在線外或者踩在線上），并且機(jī)器人必須有部分或全部到達(dá)距離火焰30個單位的圈以內(nèi)。3蠟燭位置：由抽簽確定房間號，蠟燭將擺放在該房間的示意位置。4競賽方式：（1）小學(xué)組：蠟燭將隨機(jī)放在四個房間中，只完成滅火任務(wù)。（2）初中組：蠟燭將隨機(jī)放在四個房間中，完成滅

7、火任務(wù)、回家任務(wù)。（3）高中組：蠟燭將隨機(jī)放在四個房間中，完成滅火任務(wù)之后，須完成搜救任務(wù)和回家任務(wù)。5競賽時長：（1）機(jī)器人搭建、編程及調(diào)試：90分鐘/組別。（2）任務(wù)時長：“滅火”任務(wù)時長為3分鐘（機(jī)器人須在3分鐘內(nèi)找到蠟燭并熄滅），如3分鐘內(nèi)未完成滅火則任務(wù)失敗，時間記為分鐘?！八丫取比蝿?wù)時長為3分鐘(機(jī)器人熄滅蠟燭后開始計時至機(jī)器人離開滅火搜救房間終止)，如3分鐘內(nèi)未完成搜救則任務(wù)失敗，時間記為分鐘?！盎丶摇比蝿?wù)時長為4分鐘(機(jī)器人離開滅火搜救房間后開始計時至機(jī)器人回到“家”終止)，如4分鐘內(nèi)未完成回家則任務(wù)失敗，時間記為4分鐘。6比賽終止：（1）裁判宣布入場后5分鐘內(nèi)，參賽隊員沒有入

8、場。（2）裁判宣布停止調(diào)試，參賽隊員未及時上交程序。（3）比賽過程中隊員出現(xiàn)嚴(yán)重犯規(guī)事件。7比賽結(jié)束：（1）機(jī)器人完成規(guī)定任務(wù)。（2）規(guī)定的比賽時間用完。（3）參賽選手主動宣布放棄。八、評分標(biāo)準(zhǔn)1得分：（1）每次得分=600-實際時間×房間系數(shù)。（2）參賽隊伍程序連續(xù)運(yùn)行兩次，取得分較高的一次計為該階段的競賽成績（得分越高成績越好）。（3）參賽隊伍該階段的得分占其成績的60%。2任務(wù)完成判斷及其系數(shù)：（1）滅火任務(wù)：超時視為任務(wù)失敗。（2）搜救任務(wù)：機(jī)器人走出蠟燭及搜救區(qū)域所在房間但未能到達(dá)搜救區(qū)域、超時均視為任務(wù)失敗。（3）回家任務(wù)：機(jī)器人回家途中進(jìn)入任何房間（機(jī)器人全部越過白線即

9、為進(jìn)入房間）、機(jī)器人進(jìn)入起始位置而未停止動作、機(jī)器人未回到起始位置、超時均視為任務(wù)失敗。注：各單項任務(wù)必須根據(jù)以上任務(wù)順序完成，否則整個任務(wù)失敗。每個單項任務(wù)必須在其相應(yīng)的順序位置完成才能算該單項任務(wù)完成，當(dāng)前各單項任務(wù)失敗則此次計時比賽結(jié)束，此任務(wù)及其之后的各單項任務(wù)按任務(wù)失敗計時。各單項任務(wù)失敗其時間按照最長時間計時，并且不能獲得相應(yīng)任務(wù)系數(shù)。3房間系數(shù)：機(jī)器人找到蠟燭前搜索的房間越多，房間系數(shù)值越小。（1）成功搜索1個房間，房間系數(shù)為1.00。（2）成功搜索2個房間，房間系數(shù)為0.75。（3）成功搜索3個房間，房間系數(shù)為0.50。（4）成功搜索4個房間，房間系數(shù)為0.30。注：機(jī)器人搜索

10、房間順序不限，機(jī)器人須全部越過門框白線進(jìn)入房間內(nèi)，才能視為機(jī)器人搜索了該房間。未完成滅火任務(wù)不計算房間系數(shù)；重復(fù)搜索同一個房間，房間系數(shù)不重復(fù)計算。4實際時間：（1）實際時間為系統(tǒng)自動計時時間。包括滅火時間、搜救時間和回家時間。（2）搜救時間定義：機(jī)器人熄滅蠟燭開始計時，至機(jī)器人完全離開搜救對象所在房間終止。機(jī)器人地面垂直投影完全越過房間的白線視為機(jī)器人離開房間。（3）回家時間（初中組）定義：機(jī)器人熄滅蠟燭開始計時，至機(jī)器人回到代表家的白色區(qū)域并處于靜止?fàn)顟B(tài)終止。（4）回家時間（高中組）定義：機(jī)器人離開搜救對象所在房間開始計時，至機(jī)器人回到代表家的白色區(qū)域并處于靜止?fàn)顟B(tài)終止。（5）小學(xué)組實際時

11、間滅火任務(wù)時間。（6）初中組實際時間滅火任務(wù)時間回家任務(wù)時間。（7）高中組實際時間滅火任務(wù)時間搜救任務(wù)時間回家任務(wù)時間。九、機(jī)器人現(xiàn)場主題創(chuàng)作參賽隊伍依據(jù)組委會統(tǒng)一提供的機(jī)器人構(gòu)件（全國決賽采用“杭州熱博積木式機(jī)器人平臺HOTROBOT”器材）按孤膽英雄的主題依序進(jìn)行現(xiàn)場機(jī)器人搭建、編程及動作展示。參賽隊伍該階段的得分占其成績的40%。1任務(wù)目標(biāo)：機(jī)器人從起點（1分）出發(fā)，沿著黑色線條，到達(dá)終點，限時5分鐘。沿途尋找5個1分點，1個生死轉(zhuǎn)盤(2分)、1個雷區(qū)(3分)、1個沼澤(4分)、終點(5分)，共10個得分點。這些得分點是現(xiàn)場隨機(jī)分布，都位于十字交叉點上（注意：機(jī)器人只有完全通過得分點才能

12、獲得分?jǐn)?shù)，重復(fù)通過同一得分點不重復(fù)得分）。（場地如圖1）機(jī)器人前進(jìn)時不得跳過相鄰的交叉點，到達(dá)斜對角的交叉點，否則就算任務(wù)失敗，該輪比賽結(jié)束。任務(wù)失敗時，計時停止，計分結(jié)束，原先的得分有效。小學(xué)組：必須完成生死轉(zhuǎn)盤任務(wù)，其它任務(wù)可選擇完成并得相應(yīng)分?jǐn)?shù)。如果沒有完成生死轉(zhuǎn)盤任務(wù)，則該項目成績將扣除相應(yīng)必須完成任務(wù)的分?jǐn)?shù)。（該任務(wù)沒有完成不得分，還要扣罰相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。）初中組：必須完成生死轉(zhuǎn)盤、雷區(qū)兩個任務(wù)，其它任務(wù)可選擇完成并得相應(yīng)分?jǐn)?shù)。如果沒有完成必須完成的任務(wù)，則該項目成績將扣除相應(yīng)沒有完成任務(wù)的分?jǐn)?shù)。（該任務(wù)沒有完成不得分，還要扣罰相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。）高中組：必須完成生死轉(zhuǎn)盤、雷區(qū)、沼澤三個任務(wù)，

13、其它任務(wù)可選擇完成并得相應(yīng)分?jǐn)?shù)。如果沒有完成必須完成的任務(wù)，則該項目成績將扣除相應(yīng)沒有完成任務(wù)的分?jǐn)?shù)。（該任務(wù)沒有完成不得分，還要扣罰相應(yīng)的分?jǐn)?shù)。）2比賽相關(guān)要求及說明：（1）機(jī)器人尺寸必須為不大于直徑為20厘米、高度為15厘米的圓柱體。（2）比賽用時：90分鐘/組別（在規(guī)定用時內(nèi)可進(jìn)行機(jī)器人搭建、編程、場地調(diào)試及程序調(diào)整）。（3）比賽時，機(jī)器人在同一地點（終點除外）停止1分鐘以上的就算任務(wù)失敗，原先得分有效，計時停止。（4）動作展示僅限一次。3場地中得分點介紹：場地中的每個白色的方格子是邊長為20厘米的正方形（不包含線條），每條線的寬度為2厘米，顏色為黑色。終點AB起點圖1起點：起點是邊長4

14、6厘米的黑色正方形。機(jī)器人出發(fā)前，整個身體必須位于起點黑色區(qū)域內(nèi)。機(jī)器人完全走出起點，位于A線或者B線上，就得到了起點的1分。生死轉(zhuǎn)盤：生死轉(zhuǎn)盤為一個直徑為4厘米的黑色圓點，位于交叉點上。機(jī)器人到達(dá)生死轉(zhuǎn)盤后開始原地旋轉(zhuǎn)360度，機(jī)器人在原地旋轉(zhuǎn)時不得脫離黑色轉(zhuǎn)盤，脫離該轉(zhuǎn)盤即任務(wù)失敗。多轉(zhuǎn)不得分。場中示意圖10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米10厘米雷區(qū)：如圖2，雷區(qū)分布著10顆地雷。地雷是豎放的5號電池（直徑1.5厘米，高度5厘米）。過雷區(qū)時，機(jī)器人碰倒2個地雷就算任務(wù)失敗，碰倒一個地雷不得分。機(jī)器

15、人整體通過雷區(qū)才能得分。圖2 俯視圖上圖中的圓是地雷，地雷圓心與黑線的距離是10厘米。圖中的直線和橫線就是場地中的格子線條。線上的地雷都是位于線的中央。沼澤：如圖3，是由一段寬度是25厘米的通道。通道的直線距離是42厘米。通道用高度45厘米、厚2厘米左右的木板組成，兩邊木板的上方用木條釘好，墻壁上粘滿了雙面膠。機(jī)器人完全通過沼澤才能得分。實際場地可能有0.2厘米的誤差，以實際提供的場地為準(zhǔn)。圖3場地中的橫線和豎線是場地格子線條，斜線是墻壁。1分點：該交叉點旁標(biāo)著黃色的數(shù)字1。機(jī)器人完全通過該點就得到1分。終點：終點是邊長為40厘米的黑色正方形，當(dāng)機(jī)器人完全進(jìn)入終點，并且停止2秒以上時間，就到達(dá)終點，得5分?？偝煽冇?/p>