智能機器人-2025B類（初中）任務說明

智能機器人項目任務說明（B類初中組）項目概述本項目中B類是指可編程控制的輪式或履帶式行走機器人。根據(jù)公布的任務和現(xiàn)場發(fā)布的任務，參與現(xiàn)場展示交流的學生能夠運用各種傳感器包括但不限于視覺（標簽、形狀、顏色）識別、物理量（溫度、光強、距離）感知、位置（坐標、方向）定位等自行設計制作或改裝機器人，使機器人具備標簽識別以及對任務“物品”的轉運、碼垛和分揀等能力。學生根據(jù)任務要求進行機器人程序編寫、調試并不斷地完善機器人，使機器人能夠高效地完成不同時段的項目任務。場地及物品1.場地展示場地為尺寸大小約2250mm×1800mm的噴繪地圖，周圍有高約200mm的圍欄，碼垛區(qū)設置3個碼垛點（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）,放置區(qū)、存儲區(qū)用于存放“物品”，各區(qū)域的分布如圖1所示。外圍邊框線條為寬度約5mm的黑色虛線，其他類型區(qū)域的邊框和線條為寬度約20mm的黑色實線，障礙區(qū)尺寸如圖4所示。整個展示場地被布置在一個高約500mm的操作臺上，亦可將地圖直接置于平整的地面作為展示場地。圖1場地平面示意圖2.物品2.1任務“物品”任務中的“物品”分別為直徑約40mm、高約40mm的8個圓柱體；棱長約40mm的8個立方體；下底直徑約40mm、上底直徑約20mm，高約40mm的8個圓臺。參考色值分別為紅色（C0M100Y100K0）、黃色（C0M0Y100K0）、綠色（C80M0Y100K0）和黑色（C0M0Y0K100）。物品側面標有數(shù)字編號，現(xiàn)場隨機在“物品”頂部粘貼標簽，其材質、具體位置均以現(xiàn)場提供為準，如圖2所示。圖2“物品”示意圖2.2隨機變換裝置隨機變換裝置是讓機器人靠近時其識別面能夠隨機呈現(xiàn)出Apriltag標簽【36h11標準】或3種不同顏色幾何體的一個裝置，供機器人進行識別以決定后續(xù)動作，如圖3所示。它固定在場地中的指定區(qū)域，其結構尺寸以現(xiàn)場提供為準。隨機變換裝置識別面圖3隨機變換裝置及其顯示的“標簽”或“物品”示意圖2.3障礙物場地中放置方形井蓋和減速帶兩種類型的障礙物，其材質、具體位置和高度均以現(xiàn)場提供為準。方形井蓋的高度不超過20mm，減速帶的高度不超過10mm，障礙物的長度和寬度分別如圖4所示。圖4“障礙物”的形狀及尺寸示意圖2.4物品傳輸裝置“物品傳輸裝置”是用于任務“物品”轉運的一個裝置，采用典型的傳送帶方式進行傳輸，由機器人控制（接觸或非接觸式觸發(fā)）傳送帶的移動和停止。其表面長度約300mm、寬度約80mm、離地高度不超過150mm，具體位置、運動方向和高度均以現(xiàn)場提供為準。2.5“有效物品”及“無效物品”在放置區(qū)、存儲區(qū)、轉運區(qū)、碼垛區(qū)4個區(qū)域內（未出邊框線）的物品為“有效物品”，場地上其他區(qū)域的物品均為“無效物品”。三、技術要求1.可以根據(jù)任務要求自行選擇使用機器人數(shù)量，最多不能超過2臺機器人參加展示。2.充分考慮諸如光源、各種電氣設備、雜音、變化的光線和場地表面等環(huán)境因素對其運行所產生的干擾和影響，使用開源硬件自行設計制作或利用套裝機器人加以改造的輪式（履帶式）機器人應能夠適應現(xiàn)場的環(huán)境條件去完成任務。3.技術特性機器人功能任務能力具備視覺傳感器，具有識別如標簽、圖像或顏色的功能物品分揀具備如真空泵、機械爪等機械臂，具有物品獲取、擺放功能物品搬運具備定位裝置，具有位置定位（坐標、方向）功能物品碼放具有處理障礙物對機器人行走的影響，保持穩(wěn)定越過障礙物的功能物品多層碼垛具有處理場地中隨機出現(xiàn)的障礙物的功能越障：方形井蓋減速帶完成任務過程中，機器人具有較好的重復性能障礙物移除、躲避4.機器人在起返區(qū)內的長、寬、高上限分別為300mm×300mm×300mm，重量不作限制要求；在機器人的垂直投影完全離開起返區(qū)后其尺寸不再受限。5.機器人可以采用接觸式或非接觸式啟動，不允許使用遙控器控制或其他信號引導機器人，必須通過程序實現(xiàn)自主運行。6.如果需要更換結構件，機器人必須自主返回到起返區(qū)，期間計時不停止。7.在完成任務期間，若機器人發(fā)生停滯不動超過30秒或沖出場地（機器人垂直投影出外圍邊框線），參與展示的學生可以申請將機器人拿回起返區(qū)重啟。重啟僅適用于上述情況發(fā)生之時，期間計時不停止并記錄啟動的次數(shù)，重啟不能用于更換程序、部件或進行維修等。8.機器人在起返區(qū)內啟動后即開始計時，展示用時為5分鐘，機器人的垂直投影完全進入結束區(qū)且靜止，視為本次任務結束并計時停止。機器人在規(guī)定時間內完成的任務有效，期間不能觸碰機器人（機器人重啟除外）否則視為本次任務結束。四、任務描述1.展示交流所需機器人、筆記本電腦、各種零配件和工具等由學生自行準備并一次性帶至展示交流現(xiàn)場，在展示交流結束之前不再帶出場館。場地內的道具（如任務物品、隨機變換裝置、物品傳輸裝置、障礙物等）均以現(xiàn)場提供為準。2.按抽簽號入座，并依此順序進行展示和交流。3.基本任務機器人從起返區(qū)出發(fā)，越過減速帶或方形井蓋后，自主選擇行進路線，至隨機變換裝置附近，完成1次有效觸發(fā)。依據(jù)識別結果將同標簽“物品”從放置區(qū)取出并搬運至碼垛區(qū)，碼放至現(xiàn)場抽取的碼放點（Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ）完成指定碼垛點的碼放。隨后機器人自行將相同顏色的其他形狀“物品”分別碼放至余下的2個碼放點。完成碼點Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的“物品”碼放（一層）。機器人每次搬運的“物品”不能超過2個。例如隨機顯示的二維碼代表的是紅色圓柱，抽取的碼點是Ⅱ，任務完成狀態(tài)如圖5所示。圖5基本任務完成示意圖4.在完成基本任務的基礎上，可做挑戰(zhàn)任務，相對于基本任務，挑戰(zhàn)任務具有一定的難度和挑戰(zhàn)性，學生應充分考慮基本任務和現(xiàn)場發(fā)布挑戰(zhàn)任務的關聯(lián)性，調試完善機器人程序和結構，使其能夠高效完成現(xiàn)場發(fā)布的挑戰(zhàn)任務。5.完成任務過程中若使用2臺機器人時，需要同時啟動。6.機器人在完成任務時，對應物品碼垛時完全放入碼垛區(qū)的標識圓圈內且不含有黑色“物品”表示任務完成度最佳。“物品”超出碼垛區(qū)邊框線、碼垛的位置或與之前抽取位置不一致或非任