中国青少年机器人竞赛

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1、第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-1-总 则1 竞赛的性质中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联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，是一项将知识积累、技能培养、探究性学习融为一体，面向广大青少年机器人爱好者的科学普及性活动。2 竞赛的主办单位、承办单位、协办单位中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛每年举办一次。由山西省科学技术协会主办，由山西省青少年科技活动中心、主办地市科协承办及有关部门协办。中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛诚邀有志于青少年机器人教育活动的国内外企业作为合作伙伴。3 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山

2、西省青少年科技活动中心，负责竞赛日常工作。4 赛事安排中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛的比赛项目要根据我省中小学机器人科技活动和中国青少年机器人竞赛活动的发展进行安排。除我省自主开展的机器人超级轨迹比赛和简单机械比赛以外，还有中国青少年机器人竞赛的比赛项目。6 参赛对象及组团方式凡竞赛前在校就读的中小学生（包括中专、中技、中师、中职）均可参加各市举办的竞赛活动，各地通过市级竞赛选拔优秀代表队组成市参赛代表团参加全省竞赛活动。参赛队按小学、初中、高中三个组别组建，不允许跨组别。7 奖项设立7.1 各单项赛事设一、二、三等奖；7.2 优秀组织单位奖、优秀教练员奖和特殊贡献奖；7.3 选拔优秀队

3、伍组成山西青少年机器人竞赛代表队参加中国青少年机器人竞赛及第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-2-相关赛事。8 参赛申报8.1 名额分配竞赛组委会将根据各市组织的比赛规模，按照一定的比例，下发参赛申报名额。各市根据限定的名额数，择优进行申报。每名参赛选手只能申报参加一个竞赛项目。8.2 申报时间申报时间和要求以当年下发的竞赛通知为准，如有变动，以补充通知为准。8.3 申报方式为了加强我省机器人竞赛组织工作的科学性和规范性，提高工作效率，报名表除电子版以外还需要邮寄纸质材料，由各市组织机构统一申报。9 未尽事宜由竞赛组委会解释第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-3-机器人超级

4、轨迹比赛规则此竞赛为我省自创项目，目的是让我省更多学校参与，此规则适用各个组别。1 比赛场地规格：机器人轨迹比赛的场地将在竞赛前一天公布，场地上将贴有一条 1.52.5 厘米宽的黑色轨迹线。此条黑色轨迹线由起止线、直线、折线、圆弧组成。轨迹长度预计在10 米以上，具体比赛场地的轨迹图形、障碍设计与要求、各区域的色彩搭配将由组委会在赛前确定。2 竞赛要求：（1）机器人体积大小的设计应不超过，长 25 厘米，宽 15 厘米，高 15 厘米 。（2）使用传感器数量不能超过 5 个、电机不能超过 3 个。（3）机器人完成整个比赛动作不得超过 3 分钟，不能脱离轨迹运行，否则视为犯规，不再记录当次的比赛

5、成绩。（4）记分方法：本届机器人轨迹比赛将采取任务分解计分加记录时间的计分方法。每位选手在连续完成三次比赛任务后，计取最好的一次成绩为最终比赛成绩。竞赛成绩统计时，如果评选等级或名次的最后一名成绩相同时，以机器人技术设计最好或重量最轻（不包含电池）为优胜者。（5）竞赛期间，凡是规则中没有说明的事项由竞赛裁判委会临时决定。第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-4-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，组织在校中小学生机器人爱好者，花费 6 个月左右的时间，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

6、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中国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：仿生机器人2.1 主题简介早 在 人 类 出 现 之 前 ， 各 种 生 物 已 在 地 球 上 存 活 了 亿 万 年 。 在 历 经 沧 海 桑 田 、物 竞 天 择 的 进 化 过 程 中 ， 它 们 的 内 部 形 成 了 极 其 精 确 和 完 善 的 机 制 ， 获 得 了 适 应大 自

7、然 环 境 变 化 的 强 大 能 力 。 神 奇 的 生 物 界 具 有 许 多 卓 有 成 效 的 本 领 ， 显 示 出 比迄 今 任 何 人 造 机 械 都 优 越 的 特 性 或 功 能 。 如 结 构 的 物 理 力 学 特 性 ； 体 内 的 生 物 合成 、 能 量 转 换 、 信 息 的 接 受 和 传 递 ； 识 别 、 导 航 、 定 向 计 算 和 综 合 等 。 生 物 的 小 巧 、灵 敏 、 快 速 、 高 效 、 可 靠 和 抗 干 扰 性 堪 称 巧 夺 天 工 ， 令 人 惊 叹 不 已 。 仿 生 学 （ bionics） 是 一 个 在 具 有 生 命

8、之 意 的 希 腊 语 bion 上 ， 加 表 达 工 程 技术 涵 义 的 ics 而 组 成 的 词 语 ， 大 约 始 于 1960 年 。 仿 生 学 就 是 要 在 工 程 上 实 现 并 有效 地 模 仿 和 应 用 生 物 功 能 的 一 门 学 科 ， 是 连 接 生 物 与 技 术 的 桥 梁 。 顾 名 思 义 ， 仿生 机 器 人 是 仿 生 学 原 理 在 机 器 人 学 科 的 具 体 应 用 。与 生 物 界 的 所 有 类 群 比 较 ， 人 类 的 能 力 和 智 慧 之 所 以 无 与 伦 比 ， 就 在 于 人 类能 够 借 助 智 慧 和 双 手 制 造

9、 工 具 ， 改 造 自 然 ， 其 中 也 包 括 通 过 观 察 、 设 计 、 实 验 去认 识 自 然 界 ， 模 仿 生 物 ， 从 而 在 生 存 环 境 里 获 得 更 多 的 自 由 。人 们 的 仿 生 探 索 活 动 由 来 已 久 ， 从 比 照 鱼 类 的 形 体 打 造 船 只 ， 到 模 仿 鸟 儿 的双 翅 ， 乘 飞 机 翱 翔 蓝 天 ， 例 子 俯 首 皆 是 。机 器 人 学 科 的 情 况 同 样 如 此 。 从 古 至 今 ， 人 类 创 造 仿 生 机 器 人 的 冲 动 方 兴 未 艾 。近 的 ， 如 机 器 狗 、 双 足 机 器 人 、 人

10、工 假 肢 等 等 ， 在 现 代 机 器 人 发 展 的 半 个 世 纪 中 ，仿 生 机 器 人 始 终 是 一 个 热 门 研 究 课 题 ， 是 机 器 人 学 重 要 的 一 个 分 支 。第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-5-本届“机器人创意比赛”的主题选定“仿生机器人” ，其主旨在推动我国青少年亲近自然界，通过观察和了解生物界，汲取创作机器人的灵感，让机器人更好的为人类服务。2.2 课题研究仿生机器人涉及到两个关键词，一是机器人，二是仿生。对于前者，大家都有比较多的了解，所以重点来解读后者。（1）生物界的多样性，决定了仿生机器人的多样性。因此，仿生机器人的选题很宽泛，

11、可谓多姿多彩。在课题研究的选题阶段，参赛队需要注意自然界生物的多样性，从中提炼所要模仿的生物的独特之处，查明它们的具体原理、机理、机制，归纳出机器人的创新点。仿生机器人的创新点一定聚焦在机器人与生物的结合点上，在那里生长出新颖性。（ 2） 研 究 步 骤通 常 研 发 仿 生 机 器 人 需 要 经 过 下 面 几 个 环 节 ：类 比 既 然 要 仿 生 ， 就 必 须 有 意 识 地 向 生 物 界 学 习 ， 对 生 物 原 型 加 以 调 查剖 析 。 最 通 常 的 方 法 是 运 用 类 比 方 法 ， 即 比 对 人 类 和 生 物 之 间 的 差 异 ， 找 出 后 者的 优

12、异 之 处 ， 以 此 锁 定 模 仿 的 对 象 ， 探 究 其 基 本 原 理 和 组 织 机 制 ， 从 中 汲 取 创 新的 源 泉 。抽 象 由 于 生 物 系 统 的 复 杂 性 ， 为 了 探 究 生 物 系 统 的 原 理 和 机 制 ， 需 要 从纷 繁 的 因 素 中 抽 丝 剥 茧 ， 去 伪 存 真 ， 提 炼 主 要 因 素 ， 得 到 一 个 较 为 简 化 的 生 物 模型 。 这 个 模 型 应 该 能 够 描 绘 出 所 模 仿 的 生 物 的 主 要 特 质 及 原 理 。 这 样 就 确 定 了 创 新点 。映 射 生 物 体 和 机 器 之 间 存 在

13、明 显 的 区 别 。 简 单 说 ， 生 物 体 是 一 个 有 机 的生 命 体 ， 而 机 器 是 无 生 命 的 无 机 体 。 后 者 必 须 遵 循 物 理 -力 学 的 定 律 ， 才 能 使 各 部分 协 调 运 转 。 因 此 ， 如 何 由 机 械 系 统 实 现 生 物 功 能 ， 不 能 局 限 于 简 单 的 仿 生 ， 更重 要 的 是 把 生 物 模 型 映 射 成 一 个 机 械 模 型 ， 一 个 具 有 工 程 可 行 性 的 实 物 模 型 ， 这就 要 求 在 原 有 基 础 上 创 新 和 提 高 。生 物 模 型 、 数 学 模 型 和 机 械 模

14、型 三 者 ， 前 者 是 基 础 ， 后 者 是 目 的 ， 而 数 学 模 型则 是 这 两 者 的 桥 梁 。实 验 经 过 实 践 -认 识 -再 实 践 的 多 次 重 复 ， 仿 生 机 器 人 逐 渐 趋 近 被 模 拟 生第十二届中国青少年机器人竞赛（山西赛区）联赛-6-物 的 功 能 ， 最 终 仿 生 机 器 人 可 能 与 生 物 原 型 有 些 许 区 别 ， 有 时 存 在 落 差 ， 有 时 在某 些 方 面 超 过 原 型 。 例 如 动 力 假 肢 的 承 重 能 力 就 超 过 了 普 通 人 类 的 体 能 极 限 。 再一 个 浅 显 的 例 子 是 电

15、子 计 算 机 比 人 的 计 算 能 力 迅 速 而 又 可 靠 。（ 3） 选 题 范 围仿 生 学 的 研 究 范 围 主 要 包 括 ： 力 学 仿 生 、 分 子 仿 生 、 能 量 仿 生 、 信 息 与 控 制 仿生 等 。力 学 仿 生 研 究 并 模 仿 生 物 体 形 态 、 结 构 、 力 学 性 质 （ 包 括 运 动 学 、 静 力学 和 动 力 学 ） 。 典 型 的 ， 如 模 仿 人 类 的 躯 体 和 四 肢 的 组 织 结 构 ， 以 及 静 步 态 和 动 步态 下 的 力 学 特 性 ， 实 现 双 足 步 行 机 器 人 的 行 走 和 跑 跳 。分

16、子 仿 生 研 究 与 模 拟 生 物 体 中 分 子 结 构 、 酶 、 膜 等 起 到 的 功 能 和 作 用 。例 如 壁 虎 的 指和趾端上密布着腺毛，有极强的粘附能力。受此启发，在“ 粘 虫 ”式 机器 壁 虎 的 足 底 制 作 出 数 百 万 个 极 其 微 小 的 人 造 毛 （ 人 造 橡 胶 材 料 ， 长 约 2m， 直径 约 500nm） ， 它 们 与 墙 壁 间 能 产 生 所 谓 的 “范 德 瓦 尔 斯 力 ”分 子 弱 电 磁 引 力（ 仅 2mm2 见 方 内 的 100 万 根 毛 发 就 能 支 承 20kg 重 量 ） 。能 量 仿 生 研 究 与 模 仿 生 物 体 能 量 转 换 机 理 ， 如 发 光 、 肌 肉 将 化 学 能 转 换成 机 械 能 等 。 化 学 家 已 经 开 发 出 一 种 具 有 -共 轭 结 构 的 导 电 聚 合 物 人 工 肌 肉 （ 人造 橡 胶 和 泡 沫 的 混 合 物 ） ， 它 可 在 受 控 条 件 下 将