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转发:“2011年全国职业院校技能大赛”高职组机器人技术应用赛项规程概要
时间:2011-03-21

“2011年全国职业院校技能大赛”高职组
机器人技术应用赛项规程概要


    一、 竞赛项目指导思想和基本原则
    适应国家产业发展和社会发展需要,展示知识经济时代高技能人才培养的特点,以提高机器人先进技术应用为主题,引领相关高职专业教育教学改革,注重展示和考察学生的职业技能水平和团队协作精神,以培养学生创新意识和实践能力为重点,做到以赛促学,培养特长。
    基本原则:
    (一)技能竞赛与教学改革相结合。以技能竞赛为平台,努力适应机器人相关产业发展对高技能人才的需要,引导高职相关专业教育教学改革方向。
    (二)高技能与新技术相结合。按照相应职业的国家职业标准三级(高级技能)命题,适当增加新知识、新技术、新工艺、新方法等相关知识。
    (三)团队合作与个人技能展示相结合。以团队形式参赛,突出团队合作精神的同时展示选手个人风采。
    二、 竞赛项目名称
    机器人技术应用
    三、 竞赛目的
    通过技能大赛,加快工学结合人才培养模式和课程改革与创新的步伐,探索培养企业需要的机器人使用、维护维修的高素质技能型人才新途径、新方法,引导高职院校关注行业在“机器人技术应用”方面的发展趋势及新技术的应用。展示高职院校在信息技术、自动控制技术、机械技术等领域的教学改革与实践成果,普及机器人技术;激发学生学习兴趣,拓展学生视野,丰富学生知识,提升学生的综合素质与能力,培养团队意识与合作精神;促进高职院校间相关专业教学改革成果交流,促进机器人技术综合应用高技能人才的培养。
    四、 竞赛内容与规则
    模拟建造高铁的工作过程,在机器人平台实现工件的自动识别、抓取、运输和投放功能。
    1.竞赛内容
    参赛队使用大赛组委会指定的机器人平台,在此基础上设计制作能够满足比赛要求的机器人,使机器人在比赛场地中完成比赛任务。
    2.竞赛方式
    本项目为团队比赛,每个参赛队由3名选手(设场上队长一名)和1~2名指导教师组成。
    3.比赛场地及道具
                            3.1场地示意图


                             图1 场地立体示意图

 

 

图2 场地示意图

    3.2比赛场地规格
    比赛在方形场地(12000mm╳8000mm)上进行,场地四周有木质围栏(高100mm,厚30mm)。
    比赛场地的地板是20mm厚的胶合板,刷乳胶漆。
    比赛场地包括一个手动区和一个自动区。
    3.2.1手动区
    手动区在自动区外围,刷黄色乳胶漆。
    在手动区处有2个手动启动区和建筑材料存放区。
    3.2.1.1手动启动区
    手动机器人启动区呈方形(800mm╳800mm),位于手动区,有两个启动区,红色区域供红队使用,蓝色区域供蓝队使用。
    3.2.1.2建筑材料堆放区
    每个参赛队的建筑材料堆放区位于比赛场地的角上,每场比赛开始前,每个堆放区排列了16个材料(详情参见相关图片)。
    3.2.2自动区
    自动区位于比赛场地中央,呈长方形,刷绿色乳胶漆,周围有高100mm,厚30mm的木质围栏。在自动区外围有一圈宽度为210mm的公共区,刷浅绿色乳胶漆。(详情参见相关图片)。
    在自动区,有Y向间隔600mm,X向间隔800mm的导向线,导向线由30mm宽的白色无光不干胶纸制成。(详情参见相关图片)。
     自动区包括自动机器人启动区和桥墩。
    3.2.2.1自动机器人启动区
    有两个自动机器人启动区,启动区是800mm╳1000mm的方形区域,红色区域供红队使用,蓝色区域供蓝队使用。
    3.2.2.2桥墩
    场地内共有16个空心桥墩,桥墩内径为160mm ,壁厚3~5mm,桥墩内孔深为210mm。外围桥墩总高300mm,中间桥墩总高450mm,内区桥墩总高600mm。(详情参见附件。)
   3.2.3建筑材料
    建筑材料为直径150mm、重量约150g±20g的胶质小篮球。
    球内气压需要控制,使其弹性较差。球从1m高处落下时反弹高度不应超过150mm±50mm。
    两队分别使用红色和蓝色的球,任何情况下不能使用对方的球。
3.3机器人
    赛项使用机器人平台由中科机器人研究工作室与无锡职业技术学院机器人研究所共同研制。中科机器人平台分为A、B两种类型,A类型包括1台CRT-A100型自动机器人平台和1台CRT-M100型手动机器人平台,2种平台机械结构、大小相同,框架大小均为600mm╳500mm,电路控制有所差异;B类型包括2台CRT-A200型自动机器人平台和1台CRT-M100手动机器人平台,手动机器人平台与A类型的完全相同,CRT-A200型自动机器人平台与CRT-A100型相比,框架大小降为600mm╳350mm,其余功能结构均相同。
    自动机器人平台配备2台额定电压24VDC、150转/分、70W功率的直流减速电机以及16路巡线传感器、巡线传感器信号处理板、主控制板、电机驱动板;提供完整的机器人巡线算法以及运行控制程序,可以依靠地面白条实现在比赛场地全场范围内的运动、定位;主控制板提供充足的I/O接口,可以供参赛队使用。机器人平台的所有技术全部向参赛队开放。
    手动机器人平台配备2台额定电压24VDC、150转/分、70W功率的直流减速电机以及主控制板、电机驱动板;并提供完整的机器人控制程序。
    机器人平台主要作为参赛机器人的运动底盘,参赛队根据大赛任务的要求,在此平台上进一步设计制作各种抓取、投放机构,利用机器人平台提供的主控制板和编程算法实现整体机器人的控制。
    技术平台提供方为参赛队提供为期2天的技术培训,内容包括:机器人平台的机械结构以及安装、调试;所有电子控制电路的原理图、电路分析;机器人控制算法以及控制程序(含源代码);根据比赛任务,机器人上部各种抓取、投放机构的设计思路;机器人大赛的要点、注意事项。
    每个参赛队必须使用大赛组委会指定的机器人平台,在此基础上自行设计手动和自动机器人参加比赛。每场比赛中,每队只允许有一台手动机器人,自动机器人不能超过2台。
    3.3.1手动机器人
    3.3.1.1手动机器人必须通过电缆连接的遥控器或使用红外、可见光、声波摇控器操作,不允许使用射频控制,操作手不允许骑在手动机器人上。
    3.3.1.2通过电缆操作时,电缆在机器人上的连接点至少应高出地面1000mm,同时,从手动机器人到控制盒的电缆长度不超过3000mm。
    3.3.1.3比赛开始时,在手动启动区的机器人大小必须限制在800mm长、800mm宽、1500mm高。
    3.3.1.4比赛开始后,手动机器人的大小和形状可以改变,高度必须限制在2000mm以内,宽度不能超过1500mm(在水平投影的任何方向上测量都应符合此要求)。此外,在比赛期间,手动机器人不允许分离。
    3.3.1.5 每个参赛队只允许有一名队员在比赛场地控制手动机器人。
    3.3.1.6 比赛一旦开始,参赛队员就不允许接触手动机器人。
    3.3.1.7 手动机器人只允许在手动区运行。
    3.3.1.8手动机器人允许进入公共区上方,不能进入也不能利用自身部件延伸到自动机器人运行区除公共区以外的区域、对方自动机器人启动和对方的建筑材料堆放区。
    3.3.1.9手动机器人在任何情况下不能触碰到本队的自动机器人。
    3.3.1.10手动机器人在任何情况下、任何区域不能触碰对方的自动机器人,并且要主动避让对方自动机器人。
    3.3.1.11手动机器人不能阻止对方从对方的建筑材料堆放区取建筑材料。
    3.3.1.12当两队的手动机器人相互干涉时,裁判将要求两队各自靠右行走。
    3.3.2自动机器人
    3.3.2.1每台自动机器人由队员启动后必须是自主运动的。
    3.3.2.2比赛开始后,所有自动机器人可以依次启动。每台自动机器人必须一次操作启动。
    3.3.2.3所有自动机器人启动后,负责启动机器人的队员必须立即退出赛地,站在木质围栏外。
    3.3.2.4一旦机器人启动,参赛队员不得接触机器人。
    3.3.2.5启动前,所有自动机器人在启动区内必须纳入1000mm长、800mm宽、1500mm高的空间范围。
    3.3.2.6启动后,自动机器人的尺寸和形状可以改变,但高度限制在2000mm以内,宽度不能超过1500mm(在水平投影的任何方向上测量都应符合此要求)。
    3.3.2.7比赛一旦开始,自动机器人不允许分离。
    3.3.2.8每队自动机器人启动区周围有一个“限制区”,比赛开始后15秒内,对方无建筑材料的自动机器人不得进入(详情参见相关图片)。
    3.3.3自动机器人的重试
    3.3.3.1对于自动机器人,每场比赛每队允许一次“重试”(但可以利用该机会重启多个机器人)。
    3.3.3.2“重试”的申请被裁判允许后,参赛队员必须把自动机器人搬回到自动机器人启动区,并尽快启动,允许重试的机器人必须符合规则3.2。
    3.3.3.3“重试”时,机器人的任何部件均不能更换,机器人的能源也不能补充或增加。
    3.3.3.4当“重试”导致积分比分变化或违反规则时,由裁判作出裁决,包括“重试”是否有效。
    3.3.4能源
    3.3.4.1比赛期间各队应为自己的所有机器人准备能源。
    3.3.4.2允许使用的电源电压不得超过24VDC。
    3.3.4.3压缩空气的压强应小于0.8MPa,每台机器人所用气瓶的总容积不应超过1.5L。
    3.3.4.4不允许使用组委会认为危险和不适当的能源。
    3.3.5重量
    所有自动和手动机器人包括能源、电缆、遥控器和机器人其他部件都必须在赛前称重,每个队用于整个比赛的所用的机器人总重不得超过50kg。
    3.4比赛规则
    3.4.1手动机器人比赛开始时不能携带“建筑材料”,必须到己方建筑材料堆放区拿取“建筑材料”,并放置到位于公共区的桥墩内得分,或者可以将“建筑材料”放在合适的位置给自动机器人使用,这样自动机器人可以在自动区取得更高分数。
    3.4.2不允许手动机器人拿取或移动对方成功放在“桥墩”内的“建筑材料”,但可以改变“建筑材料”的位置来得分或把“建筑材料”放在其它“桥墩”内(第二阶段适用)。
    3.4.3自动机器人比赛开始时可以携带“建筑材料”,也允许自动机器人拿取比赛场地上可以拿取的或由己方手动机器人提供的“建筑材料”,从而再取得更高分数。
    3.4.4如果自动或手动机器人成功将“建筑材料”放在对方已放在“桥墩”内的“建筑材料”上,对方将失去在这个“桥墩”的得分。(第二阶段适用)。
    五、 竞赛项目时间安排与流程
    比赛分为两个阶段——预赛和决赛(比赛规则的条款后面会标注适用于第几阶段,如无标注则都适用)
    预赛(第一阶段):各参赛队在赛场的规定区域内两两进行无对抗的比赛。
    1.比赛开始前,机器人的设置必须在接到设置信号后一分钟内完成。
    2.每场比赛时间为三分钟。
    3.每队向每个桥墩投入至少一个建筑材料,如在三分钟内完成的队伍计15分,同时统计完成用时;若未完成任务的队伍按照实际情况计分。
    4.一轮比赛结束后,原同场参赛队交换场地再进行一次比赛。
    5.两次比赛取成绩最好一次为最终成绩,根据成绩选出总参赛队伍的30%进入决赛,未进入决赛的队伍根据成绩,选出总参赛队伍的30%颁发三等奖。
    决赛(第二阶段):各参赛队在赛场内两两进行对抗赛。
    6.比赛开始前,机器人的设置必须在接到设置信号后一分钟内完成。
    7.每场比赛时间为三分钟。
    8.如果一队完成建造高铁任务,比赛立即结束。无论对手得分多少。
    六、 竞赛项目组织与管理
    赛项由无锡职业技术学院机器人研究所与天津中德职业技术学院联合承办,组成赛项执行组,开展各项组织工作。
    七、 评分标准的制订原则、评分方法、评分细则
    1.成功地放在桥墩顶部的建筑材料才能得分。但是,如果“建筑材料”与自己的机器人的任何部件接触,不计分。
    2.得分情况如下 :
        位置                                        分数
    2.1外围
    在第一圈(由外向内数)引导线上的6个桥墩          1
    2.2中间区
    在第三圈引导线上的6个桥墩                        2
    2.3内区
    在第五圈引导线上的4个桥墩                        3
    3.完成任务
    第一阶段:预赛
    预赛必须符合下面条件:
    在为该队指定的区域的桥墩内都有该队的建筑材料。
    第二阶段:决赛——建成高铁
    “建成高铁”必须符合下面条件:
    在为该队指定的对角线排列的桥墩内的顶端都有该队的建筑材料。
    4.确定获胜者
    比赛的获胜者取决于以下条件:
    第一阶段
    4.1对第一阶段的每个队比赛结果进行统计。
    4.2首先按照队伍的具体得分(扣除违规分)进行排名,如得分相同则按照完成时间进行排名,以上两者都相同则按照机器人总重进行排名,根据成绩选出总参赛队伍的30%进入决赛,未进入决赛的队伍根据成绩,选出总参赛队伍的30%颁发三等奖。
    4.3当以上规则仍不能决定排名顺序,则由裁判和评委做出裁决。
第二阶段
    4.4第一个完成“建成高铁”的队获胜。此队得分记为30分。
    4.5如果两个队都没完成“建成高铁”的建立,则将所得分相加再扣除犯规分,得分多的队获胜。
    4.6如果出现平局,比赛的获胜者将按以下的顺序决定:
    4.6.1在内区的3分桥墩上得分较多的队获胜。
    4.6.2在中间区的2分桥墩上得分较多的队获胜。
    4.6.3机器人总重较低的队获胜。
    4.6.4当以上规则仍不能决定胜负,则由裁判和评委做出裁决。
    5.违规和扣分
    5.1比赛一旦开始,以下的行为将被视为违规,一次违规扣一分。
    5.1.1手动机器人或它的操作手进入或延伸到自动区。
    5.1.2手动机器人或它的操作手接触公共区地面。
    5.1.3手动机器人触碰到己方的自动机器人。
    5.1.4比赛开始后15秒内,自动机器人进入了规则3.2.8限定的区域。
    5.1.5如果上述违规行为故意持续,那么每5秒扣一分。
    5.2出现以下违规行为,一次扣2分:
    手动机器人取走或移动对方成功放在“桥墩”内的“建筑材料”。但如果在比赛结束前这些“建筑材料”被重新放在该“桥墩”或其他“桥墩”内,将不扣分。
    6.取消比赛资格
    6.1下列行为会被裁判认定为取消全队比赛资格的行为:
    6.1.1导致或试图导致比赛场地、设施以及对方的机器人,包括在对方建筑材料堆放区内建筑材料的布置等的破坏。
    6.1.2 队员故意触碰己方的机器人。
    6.1.3 手动机器人直接或间接的阻挡、触碰、袭击对方在自动区的自动机器人。
    6.1.4手动机器人将对方放在自动区的建筑材料拿走或改变其位置,除非这些建筑材料已经放在桥墩内。
    6.1.5比赛中,机器人分离成2个以上独立部分。
    6.1.6在裁判启动哨音(或信号)前误启动一次以上。
    6.1.7因5.1犯规动作被扣满3分。
    6.1.8做出任何有悖公平竞争精神的动作。
    6.2某队被取消比赛资格后,他在这一场的得分为0。
    八、 奖项设置
   按照比赛的最后结果,奖励为:一等奖10%,二等奖20%,三等奖30%。
    九、 竞赛项目技术规范
    1.竞赛要求
    1.1职业道德
    1.1.1公平竞赛,杜绝舞弊,遵守赛场纪律;
    1.1.2遵守操作规程,安全、文明参赛;
    1.1.3冷静、高效,分工合作,一丝不苟;
    1.1.4着装规范整洁,爱护设备,保持竞赛环境清洁有序。
    1.2 相关知识与技能
    1.2.1焊接、装配、调试技能;机械机构设计、装配。
    1.2.2传感器(红外线、光敏、湿敏、磁敏、声音、碰撞、火焰、超声波等)技术应用。
    1.2.3模拟电路、数字电路技术及应用;
    1.2.4嵌入式技术及应用。
    1.2.5企业标准化管理。
    2.赛场环境
    2.1比赛用场馆
    比赛场馆分为正式场地和准备场地。
    2.1.1正式比赛场馆
    比赛场馆需要大约1600-2000平方米空间,需要提供足够的的灯光设备。包括一些以下部分:
    2.1.1.1 12米*8米的正式比赛场地。
    2.1.1.2 裁判室:2间,每间分别6米×9米,共配有电脑10台,A4激光打印机2台,彩色打印机1台,高速复印机1台,对讲机12台,桌椅20套,饮水机,纸杯,文具用品。
    2.1.1.3 观众区:需要与比赛场地分开的隔离带。
    2.1.1.4 大屏幕计时装置,用于倒计时。
    2.1.2 比赛准备场馆
    主要用于参赛队机器人的准备、维修、调试场地。每个参赛队大约20平方米(5米×4米),内部配有电源5孔插座2个,参赛队标牌。
    2.2 比赛用器材
    2.2.1 12米*8米的比赛场地。
    2.2.2 1分柱桥墩(边上用):采用有机玻璃,数量4。
    2.2.3 1分柱桥墩(角上用):采用有机玻璃,数量2。
    2.2.4 2分柱桥墩:采用有机玻璃,数量6。
    2.2.5 3分柱桥墩:采用有机玻璃,数量4。
    2.2.6 竞赛用球:红蓝两色,各40个。
    2.2.7 耗材:30mm宽的单面胶(白条)、红蓝贴纸。
    2.2.8 备用器材、工具(由参赛队借用):电脑、万用表、双踪示波器、数字频率计。
    3.竞赛裁判工作标准
    3.1 遵守职业道德,维护国家级裁判员荣誉,依法行事,依法办事。
    3.2 严守“公正、公开、公平”的竞赛原则。
    3.3 严格按工作流程,认真执裁。
    3.4执裁过程中不得舞弊,不得私自与参赛选手及相关人员接触联系。
    3.5工作细致、严格、耐心,秉公办事,不循私情。
    3.6为人师表,衣着整齐,佩戴大会统一标志。
    十、 竞赛安全
    1.制成的所有机器人均不能对操作者、裁判、比赛工作人员、观众、对方的设备和比赛场地造成伤害。
    2.为了保证安全,如果使用激光束,必须低于2级激光,并以不伤害任何操作者、裁判、比赛工作人员、观众、对方的设备和比赛场地的方式使用。
    十一、 竞赛项目使用器材
     另行发布。
               附件1:3分柱桥墩的图纸

 

     附件2:2分柱桥墩的图纸

 

附件3:1分柱桥墩(边上用)的图纸

 

附件4:1分柱桥墩(角上用)的图纸

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