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1、FLL机器人挑战赛主题与规则1 FLL机器人挑战赛简介FLL机器人挑战赛是一项青少年国际机器人比赛项目。要求参加比赛的代表队自行设计、制作机器人并进行编程。参赛的机器人可在特定的竞赛场地上，按照一定的规则进行比赛。在中国青少年机器人竞赛中设置FLL机器人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FLL机器人挑战赛选拔参赛队。2 竞赛主题本届FLL挑战赛的主题为“食品安全”。民以食为天，我们每天都离不开食品。在原料生产、食品加工、包装、流通、销售等众多环节中，隐藏着许多不安全因素，你都清楚吗？食品安全问题有些是在我们不经意的情况下发生的，有些则是人为的。近年来频发的食品安全事件应该引
2、起我们对食品安全问题的足够重视了！在“食品安全”机器人比赛中，你的机器人的任务是提醒人们在进食之前避免和处理污染。3 比赛场地与环境3.1 场地图1是比赛场地。图1 比赛场地3.2 赛台3.2.1 赛台是进行机器人比赛的地方。3.2.2 单个赛台的内部尺寸长为1143mm、宽2362mm，四周装有边框，高为82mm，厚度为18mm，赛台底板厚度为18mm，如图2所示。边框内侧为黑色。3.3.3 场地底板上铺有亚光场地膜，底色为白色。场地膜上画有基地，比赛用的部分模型则布置在场地膜上。场地膜（含黑边）的尺寸为1140mm、宽2356mm。场地膜紧贴南面和西面边框。3.2.4 比赛时两张赛台背靠背
3、放在一起，如图2所示。两支参赛队各占一张赛台。参赛队员面向赛台时，赛台左西右东。3.2.5 场地上物品较多，比赛期间，参赛队和裁判员要共同维护好场地的秩序。参赛队可以把基地内当前不动或机器人不用的物品放到基地外，只要这个动作不具有任何策略性。物品也可由赛台旁两名队员之一拿在手里或在盒子里。如因其它原因而非机器人的动作使模型断裂、失效、移动或被激活，如果可能，裁判员应尽快将它恢复。3.3 基地场地膜的西南角有一块基地。基地是垂直向上延伸的基地区周边（包括边框的内表面）和一个40cm高的虚拟天花板组成的盒子，如图3所示。基地是一个空间而不是平面。基地是机器人准备、启动和必要时维修的地方。3.4 任
4、务模型3.4.1 蓝球及黄球蓝色和黄色小球分别代表农药和水中的重金属，各1个，放在场地膜指定位置的圆环上。3.4.2 联合收割机及玉米联合收割机模型在场地西北，面向东，四个轮子的中心与场地膜上的十子线对齐，如图5所示。它的后面有4个相互不连接黄色的小柱，代表收割下来的玉米。将收割机向前推，放在后面的玉米就可以从收割机上落下。图5 收割机和玉米3.4.3 大鱼和小鱼3条张着嘴的大鱼和1条闭着嘴的小鱼放在场地中间偏南，每条鱼在场地膜上都有一个标记，如图6所示。大鱼可以被搬动，小鱼必须保留在原位。图6 大鱼和小鱼3.4.4 匹萨和冰淇淋1个匹萨和1个冰淇淋模型放在场地膜上的指定位置。模型上的软管环便
5、于钩取，环面应顺着场地膜上的黑线，如图7所示。图7 匹萨和冰淇淋3.4.5 农用车黄色农用车模型放在联合收割机南面，车头向南场地，车上装有两个筐，一个装3根香蕉，另一个装2根胡萝卜和3个西红柿，如图8所示。在装配农用车模型的说明中，还有一个棕色实心箱子是放在车上的。这个箱子是装“肉”用的。比赛开始前，它并不在农用车上而是在基地里。在第5节“任务说明”中提到的“肉”，指的就是它。图8 农用车3.4.6 定时器定时器模型用子母扣固定在场地南面偏东处，上面有一根可转动的指向南方的白色指针，如图9所示。图9 定时器3.4.7 温度计温度计是用子母扣固定在场地东南角的灰色模型，中央有一根可转动的心轴，比
6、赛开始前温度计上的红色柱较高，如图10所示。需要用机器人拨动它上方的横杆，使心轴转动，显示出红色柱较低的那一面。图10 温度计3.4.8 老鼠老鼠模型放在场地中间靠北处一个用子母扣固定的装置上，有一个环便于钩取，如图11所示。有两只老鼠和两个装置，两支参赛队可能会争夺老鼠。对与某一参赛队来说，有一只老鼠在自己这一边，另一只在对方那边；但是，推动带红杆的部位，装置的上台面可以自己这边倾斜，在对方的老鼠就会滑到自己这边。图11 老鼠和滑板装置3.4.9 拖车拖车模型放在场地中间北面的泊位上，背靠北边框，在两道用子母扣固定在场地上的护栏的中央，如图12所示。泊位北面有一个白线划出的区域，拖车的某个车
7、轮必须在此区域内。在安装拖车模型时，拖车中有两个细菌图12 拖车和护栏3.4.10 桌子和杂货一个桌子的模型用子母扣固定在场地南面的中间处，桌面中央放了一束花，如图13所示。机器人要把原来放在基地里的10个杂货放到台面上。有的杂货模型（例如，面包和筐子）是由两个相互不连接的物品组成的，它们可以分开，但不能缺少。图13 桌子和杂货3.4.11 水池一个水池模型用子母扣固定在场地中央，背向东，如图14所示。图14 水池3.4.12 细菌场地上有4个用子母扣固定的自动售货机，分布在场地西部中间、南部中间、东部中间和东部偏北。扳动手柄就能把自动售货机里的物品倾倒出来。注意，4个自动售货机手柄的安装是两
8、两相同的，安装到场地时，请注意标记上的缺口和旁边表示手柄转轴位置的小红十字。细菌模型有红、绿、粉、黄、紫五种，各12个，如图15所示。比赛开始前，12个黄色细菌放在基地里；12个粉色细菌放在场地西部的自动售货机里；12个绿色细菌放在场地南部的自动售货机里；12个紫色细菌放在场地东部的自动售货机里；10个红色细菌放在场地东部偏北的自动售货机里；2个红色细菌放在拖车里。图15 细菌和自动售货机3.4.13 病毒有16个蓝色的病毒模型，其中8个与黄色细菌放在一起，另8个与绿色细菌放在一起，如图16所示。图16 病毒和细菌3.4.14 牛、鸡、猪和护栏1个牛的模型、2个鸡的模型、1个猪的模型放在场地西
9、北角的标记处，它们的南面有一道护栏，如图17所示。这几个模型在本届比赛中没有用到，但还是放在那里。图17牛、鸡、猪和护栏3.5 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，场地膜下面有纹路和不平整；场地膜本身有皱褶；尺寸有误差；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 机器人和器材本节提供设计和构建机器人的原则和使用器材的要求。机器人在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。4.1 参赛的机器人必须使用LEGO NXT或RCX控制器以及配件或附属装置。安装方法可以是压装或松配合。脱离机
10、器人的物体不属于机器人的一部分。4.2 竞赛用到的每种器材必须使用原始出厂状态的LEGO元件制作，导线和软管可以剪成需要的长度。4.3 除不允许用发条/回力“马达”外，对非电气LEGO元件的数量及来源没有限制。气动元件是允许的。4.4 所用的电气元件必须为LEGO MINDSTORMS型元件。必须使用西觅亚提供的乐高机器人器材并得到西觅亚公司的认证。4.5 只允许参赛队使用三个电机。例如，如果你的机器人上有三个电机，就不能再把其它电机带到比赛区，即使该电机只是用于配重或装饰或放在场外的盒子里。再如，如果你的机器人上有两个电机，但是你有多个附属装置要用电机带动，你必须设计一种方法将第三个电机从一
11、个附属装置取出迅速装到另一装置中。4.6 除角度传感器外，机器人上最多可以使用6个传感器，它们可以是接触传感器、光电传感器、颜色传感器、超声传感器的任意组合。RCX机器人可以使用8个传感器，它们可以是接触传感器、光电传感器、角度传感器的组合。4.7 LEGO导线和转接线可以随意使用。4.8 在准备区可以有备份/替换的电气元件。4.9 不允许将计算机带入比赛区。不能在比赛区内给机器人下载程序，可以在准备区中进行。4.10 无论在何处，不允许使用有遥控功能的物品。4.11 只允许在机器人的不外露位置使用辨别身份的标记。4.12 不允许使用油漆、胶带、胶水、油等。4.13 除了可按LEGO说明书使用
12、LEGO的不干胶标签外，其它标签均不可使用。4.14 注意，在单场比赛中使用多个机器人是违规的，但是，在不同场次的比赛中可使用不同的机器人。4.15 如果机器人违反本规则且无法纠正，裁判长可以决定它如何参赛，但此机器人不能获奖。4.16 可以使用LEGO MINDSTORMS、RoboLab或NXT软件（任何版本）给机器人编程。允许使用由制造商（LEGO和NI公司）提供的补丁、插件和新版本软件。不允许使用工具包（LabVIEW）、基于文本的编程软件或“外部”软件。5 任务说明5.1 机器人要完成的任务有15种，其中最后一种任务并不需要机器人去完成。有的任务有两种得分条件，它们是二选一的，在一场
13、比赛中不可能既满足这个得分条件，又满足那个得分条件。每种任务相应的分值如表1所示。表1 任务说明任务名称涉及的模型任务内容及得分条件分值消除污染黄色和蓝色小球使黄色和蓝色小球离开圆环，与场地膜接触每个4分收获玉米联合收割机使任意一根玉米与场地膜接触（多根接触不加分），或5分把任意一根玉米放在基地内（多根不加分）9分捕鱼大鱼和小鱼使大鱼进入基地得分，但小鱼必须仍与其标记接触每条3分匹萨和冰淇淋匹萨和冰淇淋使匹萨和冰淇淋进入基地得分每个7分运送新鲜农产品黄色农用车使黄色农用车进入基地得分9分远行比赛结束时，机器人与东面的边框接触9分掌握烹饪时间定时器把白色指针拨到红色区域14分控制储藏温度温度计使
14、温度计心轴完全显露出红色低温，心轴仍要在温度计上20分清除有害生物老鼠把老鼠抓到基地里每只15分冷藏运输拖车、肉箱、微生物、大鱼把拖车拉回基地里，或12分拖车装肉箱但无微生物，允许装入大鱼，拖车的任一车轮与泊位上白线北面的区域接触20分，每条大鱼另加6分购买食品杂货杂货、桌子把杂货放到桌子上，且桌子上没有别的物品每个2分消毒细菌清空自动售货机，细菌基地外的场地膜没有接触，或每台12分清空自动售货机，有的细菌与基地外的场地膜接触每台7分洗手除菌细菌、水池水池里或水池上的每个细菌可以得分。但是，细菌在放入水池前应在基地内；在基地和水池之间，每次只应有一个细菌在运动；使细菌移动到水池所涉及的所有装置
15、（包括机器人）移动前应完全在基地内，完成任务时应完全在基地外；水池中只有微生物，没有别的东西每个3分洗手除病毒病毒、水池在水池中放了18个病毒，或6分在水池中放了9个以上病毒13分保护有益细菌细菌黄色细菌是本年度的“接触惩罚物品”，受到接触惩罚时，裁判员就拿走一个黄色细菌基地中的黄色细菌每个6分注：1.虽然允许把黄色细菌送到水池里，但会使它的得分减半，而且，如有必要，水池中的黄色细菌也会被拿走（见8.4）。 2.上表中有的任务有两种用“或”连在一起的得分条件，这两种条件是“二选一”的，不可能在一场比赛中既满足这个条件又满足那个条件。5.2 机器人从基地出发，出去走一圈或多圈，每次完成一个或多个任务。5.3 完成任务不必按照某种特定的顺序，可以反复尝试完成某个任务，但场上物体不会按照参赛队员的要求归位。5.4完成任务的结果
