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机器人工程挑战


时间:   来源:赛博会   发布人:author

第1节 简介 概述  VEX机器人工程挑战赛和本届的“梦想成真”比赛。

世界需要今天的学生成为明天的科学家、工程师和解决问题的领导人。在化学、医药、材料和物理方面近年来的突破显露出一系列新的挑战和创造了用技术来解决问题的更多机会。这些问题不是学术性的,问题的解决有助于拯救世界,而那些解决技术问题的人会成为拯救世界的人。

这凸显了我们面临的戏剧性挑战:高中毕业生选修理工专业的不够多。这并不是技术院校难以容纳新生,而是缺少感兴趣和合格的申请入学者。简言之,除非直面此问题,我们可能无法满足在下一代人里找到能解决问题的人的需求。谁会来解决下一次世界性的危机呢?

有感于这一问题,许多机构都在筹划新项目以吸引和鼓励青少年学习科学和技术。很多人认为机器人是一个能吸引和保持今天年轻人注意力的强大平台。在这个竞争激烈的时代,机器人有浓厚的魅力,它反映出应用物理、数学、计算机编程、数字样机和设计、综合解决问题、团队和思维领导能力的完美风暴。在学校、志愿组织、公司和政府的努力下,学生对科学、技术、工程和数学(STEM)的潜能会被激发出来,帮助他们发现自己的价值。

机器人教育与竞赛基金会举办的VEX机器人竞赛是一项激励全球千万学生追寻STEM教育和终生道路的活动。虽然目前世界上现有许多机器人比赛,但是VEX机器人用户群体有对举办和参与方便和经济的新挑战比赛的强烈需求。

VEX机器人设计系统把竞争的灵感提升到新的水平。它可用来作为课堂机器人教学平台,是为促进机器人学和STEM教育知识的进步而设计的。VEX给教师和学生提供一个适于课堂和赛场使用,且能负担得起的、结实耐用的、最新水平的机器人系统。VEX机器人中预制和易成形金属构件的创新使用,再加上一个动力强大的和用户可编程的微处理器控制,使你拥有无限的设计可能。

“梦想成真”比赛在有金属和塑料板围栏的12英尺x12英尺泡沫塑料场地上进行。场上有两个区域和两个篮框,参赛队可将球投入得分,还有两根用来挂起机器人的悬挂杆。场地用一个突起和一个有可以让机器人通过的不同开口的栅栏分开。

  细节和具体的比赛规则请见第2节。

  参加“梦想成真”比赛时,参赛队要开发许多新技能来应对面临的各种挑战和障碍。有些问题可以自己解决,而另一些问题可以通过与队友和教练员的交流来处理。参赛队将共同努力构建VEX机器人,在比赛中竞争,与别的参赛队、家人和朋友欢庆他们的胜利。经过比赛,学生们不仅可以完成自己的比赛机器人,也提升了对科技和利用科技来积极影响周围世界的认识。此外,他们还可培养生活技能,如规划、集思广益、合作、团队精神、领导能力以及研究和技术技能等。

第2节  比赛  概述   

VEX机器人的“梦想成真”比赛定义和规则。

比赛说明:比赛在如图1所示的场地上进行。两支联队(红队和蓝队)各由两支参赛队组成,在每场比赛中竞技。比赛的目标是,把本队的巴克球和大球放入中区和篮筐区,把本队的巴克球和大球贮藏在篮框中,在比赛结束前把本队的机器人带球或不带球以不同的高度挂在本队的悬挂杆上,以获得比对手联队更多的分数。

在自动比赛时段得分最多的联队将获得奖励分。

图1  场地的等角投影图

场上的得分物品共有20个巴克球(红、蓝各10个),8个大球(红、蓝各4个)。每台机器人可预装1个巴克球。16个巴克球和8个大球放在场上指定位置。

图2  场地的顶视图

图3  场地的顶视图

图4  得分区及得分表

图5  悬挂方式及得分表

定义:成人—不符合“学生”定义的人。

联队—预先指定的两支参赛队组成的团队,在一场比赛中协同工作。

联队机器人互动点—操作手或教练员可与机器人交互的有色区域。

联队启动区—机器人启动的有色(红或蓝)指定区域。

联队站位—在比赛中,供参赛队员和教练员站立的指定区域。

自动比赛时段—这是一个15秒钟的时段,此时机器人的运行和反应只能受传感器输入和参赛队预先写入机器人控制器的命令的影响。比赛规则规定,在这段时间内,允许人与机器人互动。

栅栏—分割中区和篮筐区的金属管状结构。下方用两根12英寸高、6英寸见方的立柱支撑,形成三个44.5英寸的等宽开口。

巴克球—红色或蓝色硬塑料正二十面体得分物品,外接球直径5英寸,重约0.25磅。

凸台—分割悬挂区与中区的2英寸高的结构

教练—一名学生或成人,在比赛期间被指定为一个参赛队的指导。比赛时,每个参赛队仅允许一名教练在场地上。

禁赛—对违反规则的参赛队所施加的惩罚。在一场比赛中被取消比赛资格的参赛队不能再操作其机器人,控制器应放在地上。

取消比赛资格—对违反规则的参赛队所施加的惩罚。在资格赛中被取消比赛资格的参赛队,WP和SP均为零。在淘汰赛中,某参赛队被取消比赛资格,整个联队就被取消比赛资格,输掉该场比赛。在总裁判的酌定下,反复犯规和被取消比赛资格的某一参赛队可能被取消整个联赛的比赛资格。详见第3节。

操作手—在比赛中负责操作和控制机器人的学生队员。比赛期间,每个参赛队仅允许有2名操作手站在场地上的联队站位中。

操作手控制时段—这是一个105秒钟的时段。在此时段内,操作手控制机器人的运行。

纠缠—如果一台机器人抓住或钩住对方的机器人,就被认为是纠缠了对方的机器人。

场地要素—泡沫塑料场地拼接块、场地围栏、悬挂杆、凸台、栅栏、篮筐及所有支撑结构。

篮筐—外接圆直径8英寸的正六边形结构,高24英寸。参赛队可把得分物品贮藏在这里,场上有两个。

篮筐区—栅栏与固定篮筐的场地围栏之间的泡沫塑料场地拼接块。篮筐区与中区的分界线用沿栅栏立柱下面靠近篮筐一侧在拼接块上所贴的白色胶带标示。

悬挂—如果机器人被低挂或高挂就是把它悬挂起来了。

悬挂杆—红色或蓝色的水平PVC管,40英寸长,用悬挂结构支撑。

悬挂结构—位于场地两角用于支撑悬挂杆的钢结构。

带球悬挂—如果一台挂起的机器人与一个本队的大球接触,且该大球与场地拼接块和本队其它未挂起机器人没有接触,就是带球悬挂。

注:如果机器人带着的大球超过一个,就不是带球悬挂。一个大球只能用于一台机器人。

悬挂区—联队站位附近的场地围栏与凸台之间的泡沫塑料场地拼接块。

高挂—如果机器人与本队的悬挂杆接触且完全高于场地围栏形成的与拼接块平行的平面,就是高挂。

注:高挂的机器人不被当作又是低挂的机器人。

大球—红色或蓝色、接近球形的充气软塑料得分物品,外径15.5至17.5英寸,重约0.9磅。

注:参赛队应能处理在上述尺寸范围内的大球。

低挂—如果机器人与本队的悬挂杆接触且不与任何场地拼接块接触,就是低挂。

比赛—每场比赛包括自动比赛时段和操作手控制时段,总时间是2:00 (120秒)。

中区—凸台与栅栏之间的泡沫塑料场地拼接块。篮筐区与中区的分界线用沿栅栏立柱下面靠近篮筐一侧在拼接块上所贴的白色胶带标示。

后续共计36页