中國工程機器人大賽仿人競速項目方案介紹

　中國工程機器人大賽仿人競速項目

　方案介紹

　賽項簡介：

　由教育部高等學校創(chuàng)新方法教學指導委員會主板，每年 11 月份將發(fā)比賽通知，次年 4 月份舉行比賽，具體比賽時間見官方通知。網(wǎng)址：。

　設計一個小型關節(jié)機器人，模仿體育運動的田徑比賽項目，在比賽場地內完成規(guī)則要求的仿人競速比賽任務。比賽成績取決于機器人行進的速度或跨越的距離，比賽排名由機器人通過的路段長度和走過這一路段所用時間確定。

　方案簡介：

　此方案可以參加人形機器人全能挑戰(zhàn)賽，NOC、中國機器人大賽，中國工程機器人大賽及相關關節(jié)類競技項目均可參加；機器人支持擴展視覺，語音，光學，超聲，紅外等傳感器，可以實現(xiàn)更多的智能功能。

　可以實現(xiàn)競步、爬坡、武術、踢足球、控球、拳擊、越障、巡線、搬運、小跑、原地踏步轉彎功能的關節(jié)類機器人。

　方案技術參數(shù)：

　硬件部分：

　▲采用DM-PR18S總線舵機；主控為STM32F103；

　▲19 個自由度（可拓展至 24 自由度），增加腿部髖關節(jié)自由度，優(yōu)化機器人整體運動結構，使機器人行走更加穩(wěn)定、靈活； ▲金屬搭建模塊不少于 30 個；采用噴砂陽極氧化鋁合金機構材質； ▲無限動作庫，用戶可自行編輯自定義動作組上傳至機器人 SD 卡中配合后期模塊擴展使用； ▲預留 UART 串口，可兼容主流開源硬件Arduino、Microbit、Raspberry Pi 、Intel、Banana Pi、ROS；

　▲機器人核心主控搭載 BLE4.0 接收模塊，除可使用手柄控制機器人外，任意藍牙設備配合機器人控制協(xié)議均可實現(xiàn)對機器人的控制（手機 APP 等）； ▲六軸 IMU 實時進行機器人位姿監(jiān)控，極大程度解決機器人走偏、摔倒等位姿控制不準確的問題 ； 軟件部分: ▲采用 STM32 系列控制板的 DreamMaker 通用圖形化編程軟件平臺 課程部分 滿足新課程標準，國內首家將關節(jié)類機器人和 Arduino 結合起來的數(shù)字化教學資源包，包含 30 個課時的電子教案（PPT 課件、作品圖片素材庫）等； ▲可拓展內容：Arduino 拓展包模塊、python 拓展包模塊、OpenMV 視覺模塊、Rokid 語音模塊等,可實現(xiàn)語音控制、人機交互、腦電波控制、可穿戴設備控制；

　 中國工程機器人大賽仿人競速比賽規(guī)則

　比賽目的

　設計一個小型關節(jié)機器人，模仿體育運動的田徑比賽項目，在比賽場地內完成規(guī)則要求的仿人競速比賽任務。比賽成績取決于機器人行進的速度或跨越的距離，比賽排名由機器人通過的路段長度和走過這一路段所用時間確定。

　比賽項目及任務

　一、比賽項目

　仿人競速項目

　06

　㈠ 社會力量組 01 1 ．標準賽 01

　2 ．障礙賽 02

�、� 研究生組 02

　1 ．標準賽 01

　2 ．障礙賽 02

�、� 本科生組 03 1 ．標準賽 01

　2 ．障礙賽 02

�、� 職業(yè)院校組 04

　1 ．標準賽 01

　2 ．障礙賽 02

　二、比賽任務

　1.

　仿人競速項目 (06) 標準賽 (01)：在比賽場地上，小型仿人機器人從起跑線出發(fā) ，沿環(huán)形賽道中線，通過雙足直立步行方式行進一圈到達終點線。行進過程中，機器人倒地，在沒有出界的情況下，可重新爬起來繼續(xù)進行比賽。

　2.

　仿人競速項目 (06) 障礙賽 (02)：在比賽場地上，放置三個長 500mm、高 20mm、厚 8mm、顏色為黑色的欄架構成障礙賽場地，欄架的擺放位置距起跑線（沿賽道中線計算）1210mm、3030mm、6060mm 處。小型仿人機器人從起跑線出發(fā)，沿環(huán)形賽道中線， 通過雙足直立步行方式行進一圈到達終點線。遇到欄架時，機器人以不低于欄高的抬腿高度跨過欄架�？鐧谶^程中，機器人前腳跨過跨欄后再碰倒欄架不算犯規(guī)。行進過程中， 機器人倒地，在沒有出界的情況下，可重新爬起來繼續(xù)進行比賽。

　三、重要變化（從

　2018 年開始）

　1 . 將場地圖紙直接平鋪在比賽場館的室內地面上，其地面的材質以比賽場館的室內地面為準。即從 2018 年開始使用噴繪圖紙（其材質和搬運比賽場地圖紙的材質相同）

　，不再使用木制場地。

　2 . 競速機器人要朝著類人的腿部結構進化，規(guī)定機器人的每條腿上必須至少設置三個水平向自由度和一個豎直向自由度（即 3 個水平軸和 1 個豎直軸）

　。該豎直軸用于改變機器人的前進方向，安裝在機器人腿部的位置不作限制（可靠近腳底板，可靠近大腿根，也可在腿的中部）

　。

　3 . 競速機器人要朝著類人的行走步態(tài)進化（走起路來要像人一樣走路），因此要求設 計的機器人腿部結構必須是可以實現(xiàn)即能彎曲又能伸直。規(guī)定靜態(tài)時機器人腿部的水平向自由度中兩個相臨關節(jié)最大展開角度不小于 120°。

　4 . 賽制采用一輪比賽、一次上場機會。對于第一輪比賽后沒有成績（行走距離為 0）

　的參賽隊，才能進行第二輪比賽（第二輪只有一次上場機會）

　。當一輪比賽全部完成后，將沒有成績的隊伍集中起來，按原來比賽順序依次比賽。

　5 . 標準賽規(guī)定比賽時間≤4 分鐘；障礙賽規(guī)定比賽時間≤6 分鐘。

　比賽規(guī)則

　規(guī)則一

　機器人比賽

　 比賽場地

　 場地使用

　 下列比賽項目使用：

　1. 仿人競速項目(06)標準賽(01) 2. 仿人競速項目(06)障礙賽(02)

　場地圖紙

　圖 1 競速標準賽場地圖紙 場地說明：

　1. 標準賽場地：如圖 1 所示； 2. 障礙賽場地：在競速標準賽場地上，放置三個長 500mm、高 20mm、厚 8mm 、顏色為黑色的欄架構成障礙賽場地，欄架的擺放位置距起跑線（沿賽道中線計算）1210mm、3030mm、6060mm 處。

　 場地尺寸

　1. 場地為長方形，其長×寬為 3660mm×2440mm。

　2. 賽道為環(huán)形（如圖）

　，由 2 條直線和 2 個半圓構成，賽道中線長為 7278 mm。

　 場地標識 1. 賽道寬度為 500mm，賽道外邊線距場地外緣的最小距離為 200mm。

　2. 彎道內邊線、中線和外邊線的圓周半徑分別為 520mm、770mm 和 1020mm。3．場地圖紙標識，有賽道中線、邊線（內邊線或外邊線）和起跑線（終點線）

　。4．在賽道的“內邊線”的內側和“外邊線”外側，標識出與起跑線相隔距離的相對值，用于幫助認定和記錄“機器人走過的距離”。

　圖紙下載 1 . 圖紙制作：亞光 PVC 膜紙，可將下載好的圖紙電子檔（CAD 文件）送至打印店，由打印店通過計算機彩色噴繪完成圖紙制作（無需對圖紙的尺寸及顏色等做更改，直接制作即可）

�。� 2 . 可在

　討論群（群號 ）共享或者登錄

　下載場地制作 AutoCAD 圖、場地制作方案等文件，另外關于圖紙制作的任何疑問，可以聯(lián)系競賽組委會或通過

　討論群進行咨詢。

　 比賽場地 1. 將場地圖紙直接平鋪在比賽場館的室內地面上，其地面的材質以比賽場館 的室內地面為準。即從 2018 年開始使用噴繪圖紙（其材質和搬運比賽場地圖紙的材質相同）

　，不再使用木制場地。

　2. 正式比賽時的比賽場地以承辦方提供的實際場地為準；

　 3. 參賽機器人必須適應承辦方提供的比賽場地。

　 場地照明 1. 由于實際比賽條件的限制，場地照明情況以承辦方提供的比賽條件為準；

　2. 參賽機器人必須適應承辦方提供的場館條件。

　機器人結構與制作

　 機器人結構 1. 競速機器人是一種類人的仿人機器人，必須有明顯的頭、手臂、軀干和雙 足等部分，與人體的結構比例相協(xié)調。要求機器人的頭部有 1 個自由度，手臂至 少有 2 個自由度，行進過程中有明顯的比較協(xié)調的擺頭和擺臂動作。

　2. 競速機器人要朝著類人的腿部結構進化，規(guī)定機器人的每條腿上必須至少 設置三個水平向自由度和一個豎直向自由度（即 3 個水平軸和 1 個豎直軸）

　。該豎直軸用于改變機器人的前進方向，安裝在機器人腿部的位置不作限制（可靠近腳底板，可靠近大腿根，也可在腿的中部）

　。

　3. 競速機器人的雙足結構是類人的平板腳，要求雙足必須符合人腳形狀、近似矩形的平板腳。當機器人站立時，從上面看，連接腳底板最外沿的連線不重合。例如，競步機器人使用的交叉足印是違背規(guī)則、不允許使用的典型實例。

　4. 機器人單足尺寸（即機器人單足腳底板和其上安裝的輔助器件，共同構成 機器人的單足。相當于人類的腳底板和腳指頭構成人類的腳一樣）

　不大于 (長)150mm×(寬)100mm。機器人其他部分的尺寸不限。

　 機器人制作 1. 在規(guī)則允許的條件下，機器人可擴展多種傳感器來對機器人的比賽過程進 行精確的控制，以求更好的成績。若沒有安裝傳感器的機器人以盲跑的形式參加比賽，只做現(xiàn)場表演，不計比賽成績。

　2. 參賽機器人可以是參賽隊自主設計和手工制作的機器人，也可以是參賽隊 購買套件組裝調試的機器人。即允許這兩種情況的機器人同場比賽。

　 機器人控制 1. 機器人采用通過微控制器的自動控制方式，依靠搭載在機器人本體的微控 制器、傳感器等來感知周圍環(huán)境，不允許依靠外部設備運行或感測進行計算或引導，不允許機器人有物線拖地，不允許機器人有導線與外部系統(tǒng)相連； 2. 機器人的控制程序，必須在上場比賽前一次寫入、可多次重啟運行。裁判員 必要時可要求進行重啟檢查。賽場比賽中間，不允許改寫程序。

　 機器人行走 1. 機器人的雙臂擺動，協(xié)調配合雙足行走，有明顯的擺臂動作； 2. 機器人的雙足行走，采用雙足直立步行方式，禁止以蹲姿方式步行； 3. 機器人的行走步速，要求機器人勻步速行進，禁止以多步子快跑、暫停時 判斷的方式行進；

　 4．競速機器人要朝著類人的行走步態(tài)進化（走起路來要像人一樣走路）

　，因此要求設計的機器人腿部結構必須是可以實現(xiàn)即能彎曲又能伸直。規(guī)定靜態(tài)時機 器人腿部的水平向自由度中兩個相臨關節(jié)最大展開角度不小于 120°。

　 禁止事項 1．要求機器人采用雙足直立步行方式行走，禁止機器人采用蹲姿方式步行。所謂蹲姿，是指從側身看去機器人腿部各關節(jié)之間打開幅度有小于 100°的情況； 2．要求機器人勻步速行進，禁止以多步子快跑、暫停時判斷的方式行進； 3. 要求機器人采用通過微控制器的自動控制方式，禁止比賽進行期間使用任 何通訊設備； 4. 要求機器人在上場比賽前寫入，禁止在比賽過程中改寫程序。必要時，可 進行機器人重啟檢查； 5. 在競速障礙賽中，要求機器人依靠雙足跨越障礙，禁止依靠雙手等其他部 位協(xié)助跨障； 6. 要求機器人依靠搭載在機器人本體的電池供電，禁止依靠外部電源供電。

　 比賽計分標準

　 比賽時間 1. 標準賽：規(guī)定比賽時間≤4 分鐘； 2. 障礙賽：規(guī)定比賽時間≤6 分鐘。

　 完成賽程比賽成績 1．機器人面向彎道方向（逆時針方向）站在起跑線后，裁判發(fā)令計時開始，啟動機器人。機器人的某只單足壓上終點線，計時結束，記錄比賽時間。比賽時間越短，則排名越靠前。

　 未完成賽程比賽成績

　1. 比賽過程中出現(xiàn)下列情況之一，結束比賽，記錄機器人走過的距離和比賽 進行的時間，作為沒有完成一圈賽程的參賽隊成績排名的依據(jù)。

�、� 比賽時間超過規(guī)定的最長比賽時間；

�、� 機器人出界，其單足整體踏出賽道邊線；

�、� 在比賽過程中，機器人出現(xiàn)在原地不動的情況，停止時間超過 10 秒；

�、� 機器人倒地后不能自主爬起繼續(xù)參加比賽；

�、� 裁判認定的其它結束比賽情況。

　2. 記錄“機器人走過的距離”和“走過這段距離所用的時間”。

　 繼續(xù)比賽 1． 比賽過程中出現(xiàn)下列情況之一，可繼續(xù)比賽，不影響比賽成績。

�、� 機器人壓線，其單足部分壓上賽道邊線，可自主返回賽道進行比賽；

�、� 行進過程中，機器人倒地，在沒有出界的情況下，可自主爬起繼續(xù)進行比賽。

　 中止比賽 1． 比賽過程中出現(xiàn)下列情況之一，中止比賽，不計成績。即比賽成績計 0 分。

　⑴ 裁判發(fā)令后，機器人在 10 秒內沒有啟動；

�、� 在行進過程中，機器人明顯使用非雙足直立步行方式行進；

　⑶ 在比賽過程中，參賽隊員觸碰到機器人；

　⑷ 障礙賽跨欄時，機器人用手推倒欄架；

�、� 機器人沒有自主循線功能，在比賽場地上盲跑；

�、� 裁判認定的其它違規(guī)情況。

　 壓 線 1．壓線：行進過程中，機器人單足部分壓上賽道邊線（內邊線或外邊線）

　，認定為壓線。

　 出 界 1．出界：行進過程中，機器人單足整體踏出賽道邊線（內邊線或外邊線）

　，認定為出界。

　盲 跑 1. 盲跑：機器人沒有自主循線功能，認定為盲跑。

　2. 自主循線功能：要求機器人重啟后，將其放在起跑線以外的任何其它位置 的中線上，機器人可以沿中線自主循線行進。

　賽前檢查

　 檢查內容 1. 目測檢查：機器人的仿人結構、腳板結構；

　2. 單足尺寸：不超過(長)150mm×(寬)100mm；

　3. 其它檢查：裁判認定需要檢查的其它指標。

　重要提示

　 重要說明 1. 規(guī)則明確指出，機器人要有類人的雙足結構，要求雙足必須符合人腳形狀、近似矩形的平底腳板； 2. 規(guī)則明確指出，要求機器人采用雙足直立步行方式行走，禁止機器人以蹲 姿方式行進； 3. 規(guī)則明確指出，要求機器人勻步速行進，禁止機器人以多步子快跑、暫停 時判斷的方式行進； 4. 規(guī)則明確指出，要求機器人采用通過微控制器的自動控制方式，禁止比賽 進行期間使用任何通訊設備； 5. 規(guī)則明確指出，要求機器人在上場比賽前一次寫入、可多次重啟運行，禁 止參賽隊在比賽過程中改寫程序； 6. 規(guī)則明確指出，要求機器人依靠搭載在機器人本體的電池供電，禁止依靠 外部電源供電； 7. 規(guī)則明確指出，機器人單足尺寸不大于(長)150mm×(寬)100mm。

　8. 規(guī)則明確指出，要求機器人隨時接受自主循線檢查。所謂自主循線檢查， 是指機器人重啟后，將其放在起跑線以外的任何其它位置的中線上，機器人可以沿中線自主循線行進。該項檢查，不僅可以檢查出機器人全程盲跑，也可檢查出機器人在部分路段上采用事先設定的盲跑方式行進。

　 重要變化 （從 2018 年開始）

　1. 將場地圖紙直接平鋪在比賽場館的室內地面上，其地面的材質以比賽場館 的室內地面為準。即從 2018 年開始使用噴繪圖紙（其材質和搬運比賽場地圖紙的材質相同）

　，不再使用木制場地。

　2. 競速機器人要朝著類人的腿部結構進化，規(guī)定機器人的每條腿上必須至少 設置三個水平向自由度和一個豎直向自由度（即 3 個水平軸和 1 個豎直軸）

　。該豎直軸用于改變機器人的前進方向，安裝在機器人腿部的位置不作限制（可靠近腳底板，可靠近大腿根，也可在腿的中部）

　。

　3. 競速機器人要朝著類人的行走步態(tài)進化（走起路來要像人一樣走路）

　，因此要求設計的機器人腿部結構必須是可以實現(xiàn)即能彎曲又能伸直。規(guī)定靜態(tài)時機器人腿部的水平向自由度中兩個相臨關節(jié)最大展開角度不小于 120°。

　4. 賽制采用一輪比賽、一次上場機會。對于第一輪比賽后沒有成績（對單電機競步賽、窄足賽和交叉足賽，指的是行走距離為 0；對體操賽，指的是得分為 0）

　的參賽隊，才能進行第二輪比賽（第二輪只有一次上場機會）

　。當一輪比賽全部 完成后，將沒有成績的隊伍集中起來，按原來比賽順序依次比賽。

　規(guī)則二

　機 器 人數(shù)量

　1. 每支參賽隊使用 1 個機器人參加比賽。比賽前，各個參賽隊需要對機器人進行登記并粘貼標識。

　2. 同一個機器人只能代表一支隊伍參加比賽。

　3. 違背比賽規(guī)則的機器人，取消上場資格。

　規(guī)則三

　裁 判 工作

　1. 由大賽組委會裁判執(zhí)行場地比賽裁判工作，裁判在比賽過程中所作的裁決將為比賽權威判定結果。

　2. 裁判責任：執(zhí)行比賽的所有規(guī)則。核對參賽隊伍的資質。審定比賽場地、機器人等是否符合比賽要求。監(jiān)督比賽的犯規(guī)現(xiàn)象。記錄比賽的成績和時間。

　規(guī)則四

　比 賽 進程

　1. 賽前要求：所有比賽隊伍，必須提供 WORD 電子版本的技術報告（含機械設計方案、硬件電路方案、主要算法、競賽策略等）

　，技術報告電子版本按要求拷貝至主辦方指定的電腦中； 2. 比賽過程：參賽隊以報名注冊順序決定出場順序。賽制采用一輪比賽、一次上場機會。對于第一輪比賽后沒有成績（行走距離為 0）的參賽隊，才能進行第二輪比賽 （第二輪只有一次上場機會）

　。當一輪比賽全部完成后，將沒有成績的隊伍集中起來， 按原來比賽順序依次比賽。

　3. 比賽成績排序：完成賽程的參賽隊以比賽時間由小到大依次排序。隨后，沒有完成賽程的參賽隊以機器人走過的路程由大到小排序，當路程相等時以對應的比賽時間由小到大排序。最后是參加第二輪比賽的參賽隊排序。若出現(xiàn)最終成績一樣的參賽隊， 則這些參賽隊加賽一場。

相關熱詞搜索：中國 機器人 競速