互联网+无人驾驶主题赛赛项说明.pdf

2023 全国青少年信息素养大赛赛项说明（2023世界机器人大会青少年机器人设计与信息素养大赛-信息素养类竞赛）类别：智能应用赛项名称：互联网+无人驾驶主题赛全国青少年信息素养大赛组委会 2023 年 1 月 1 一、比赛简介 2021 年 6 月，国务院印发《全民科学素质行动规划纲要（2021-2035 年）》，指出要“推进信息技术与科学教育深度融合，推行场景式、体验式、沉浸式学习。完善科学教育质量评价和青少年科学素质监测评估。” 本赛项是在大力发展创客教育与 STEAM 教育的基础上为提高青少年创新创造能力，实践动手能力和解决实际问题能力而设立的。通过竞赛方式，在广大青少年群体中普信息技术与智能应用相关知识，培养青少年的计算思维和创意思维，锻炼青少年的创造能力、解决实际问题和交流合作的能力。本赛项要求选手在一个具有物理属性的虚拟城市环境中，设计一套机器人系统并模拟实现各类无人驾驶交通行为。任务要求机器人在规定的时间内从起点出发，全程无人工干预自主运行完成各类安全行车和技能挑战动作并抵达终点。特别声明：根据 2022 年 3 月教育部等四部门印发《面向中小学生的全国性竞赛活动管理办法》，本竞赛项目与任何培训服务、商品销售、升学促进、等级考试、食宿旅行等活动无关，赛事组织单位不面向本竞赛项目收取任何费用。欢迎社会监督。二、比赛主题比赛主题为“绽放每一个孩子的创造力”。三、比赛内容（一）通用内容本项目是一个具有较高前瞻性和复杂度的综合性任务，竞赛过程将全面检验选手的机器人知识技能水平及综合运用能力。竞赛要求选手在约定的无人驾驶交通规则下，以临场创作的方式设计合理、高效 2 的问题解决方案。比赛内容分为三个部分：机器人运动结构设计、行为控制程序编写和调试运行。 1.机器人运动结构设计部分：选手根据公布的竞赛任务场景，结合竞赛规则将控制器、各类驱动模块、各种传感器、各类积木块等组合构建一套可供程序控制的运动结构。 2.行为控制程序编写部分：依据选手设计的机器人运动结构，按任务规则要求通过图形化编程模块或 python 代码设计可自主智能运行的自动驾驶系统，使其在行为控制程序的驱动下自动行驶。 3.调试运行部分：在竞赛平台提供的三维物理模拟运行环境中，在智能评判的无人驾驶规则下验证、调试、优化系统方案。在调试运行环节，竞赛平台会依据机器人的行进路线、行进动作、行进安全等方面自动实时评分，在每次调试运行完成时评出此次运行全过程的得分。（二）分级/分组内容 1.本赛项晋级过程包括初赛（在线预选赛）、复赛（地区选拔赛）和决赛（全国总决赛）三个级别。 2.选手报名组别按参赛选手在读学段分为小学组、初中组、高中组。 3.本赛项以个人形式报名，每队人数为 1 人。比赛内容适用级别适用组别与机器人及本赛项主题相关的初赛（在线）小学组、初中组、通用知识、系统操作、程序和算高中组 3 法、问题解决思维等类型客观题在线答题无人驾驶主题项目实操复赛（地区）小学组、初中组、高中组无人驾驶主题项目实操决赛小学组、初中组、高中组四、比赛场地比赛场地为三维的模拟城市场景，模拟城市的道路由行车道、交叉路口、道路围栏、模拟行人、车辆、道路标线、人行横道、路面减速带等各种元素构成。模拟城市场景中的物体有各自的物理属性及刚体运动规律，参赛选手在设计机器人系统时需综合考量多学科知识予以应对。竞赛三维场景示意图如下：竞赛场景平面示意图如下： 4 起始点：任务开始及每次重置后机器人开始运行的位置，机器人的朝向会与起始点上箭头方向保持一致；终点：任务场景设置的终点位置，机器人行进到此处时任务自动结束；路口栏杆：放置在路口位置栏杆，意在模拟交通管制等情形，考验选手的竞赛现场任务规划、灵活设计控制程序的能力。五、规则和得分（一）比赛规则 1.竞赛路线要求机器人从起点出发，在规定时间内自选完成各类无人驾驶技能挑战任务并到达终点。终点有明显可见标记，并提供终点 GPS 坐标。从起始点到终点的路线由选手自行规划。 5 2.竞赛任务变化因素任务场景及规则中涉及的以下元素可能会产生变化：（1）起始点、终点的位置和朝向；（2）道路上的车辆的数量、位置及行进速度；（3）人行横道上行人出现的数量、位置及行进速度；（4）飞车路段的数量和位置；（5）路面减速带的位置、数量、大小；（6）各交叉路口可能会出现数量不等的道路隔离栏杆；（7）负载通行货物的数量、尺寸和重量可能会发生变化；（8）机器人携带的可用能量值可能会发生变化；变化因素将在赛前临场确定，并在当次比赛过程中保持固定，选手可在进入赛场后自行查阅竞赛任务说明。 3.竞赛任务中止任务完成过程中发生以下情况，将导致当次任务的终止：（1）超过任务限时；（2）机器人脱离道路；（3）机器人未礼让行人；（4）任务过程中机器人尺寸超出限制；（5）携带的可用能量消耗完毕；（6）选手自主结束任务。任务中止后，选手可选择是否提交当次任务的得分。 4.任务相关时间（1）竞赛时长：指竞赛的整个过程的时长，选手需在此时长内完成机器人运动结构设计、行为控制程序设计及调试运行完成任务等 6 所有操作。本次比赛各组别竞赛时长为 120 分钟。（2）任务限时：指机器人从起点出发到达终点可用的最长时间，各组别的任务限时分别如下：小学组：160 秒；初中组：140 秒；高中组：120 秒；（3）任务耗时：指机器人从起点出发到达终点实际所用的时间。 5.机器人规格要求选手设计的机器人规格要求如下：（1）机器人的直径任何时候不能超过 10 米，尺寸信息以系统的计算结果为准。（2）机器人所有部件的总数量不得超过 100 个，机器人形态、重量等其它规格不做统一要求。 6.可用能量约定机器人携带一定单位的可用能量，能量在机器人运行过程中会持续消耗,消耗速度与电子组件的运行速度、使用频度、数量、类型等相关，能量为 0 时所有电子组件将无法运行。机器人实时能量值可通过能量获取程序模块检测。（二）比赛得分比赛得分由基础分、附加分和时间奖励分总和组成，得分规则如下： 1.基础分机器人在任务限时内到达终点可获得基础分 100 分。 2.附加分 7 （1）礼让行人在人行横道上可能会出现正在穿越路口的模拟人（模拟人发射可被检测的红外光），如图 3 所示。机器人须具备检测能力，当人行横道出现正在通行的模拟人时，机器人须在路口礼让区等待模拟人优先通过路口，机器人在完成礼让后通过路口可获礼让行人得分。每处成功礼让行人可获得 20 分。（2）安全会车在道路上会出现正在道路上行驶或临时停靠的车辆，机器人通过该路段时未接触到该车辆并安全交会后，可获安全会车得分。无论机器人当次是否获得安全会车得分，再次通过时均不会再得分。每处成功安全会车可获得 5 分。（3）负载通行在起始点后方上部建有货物自动输送装置，输送装置将在任务开 8 始运行后的第 3 秒自动输送一次货物,机器人在任务限时内随身携带至少一个货物至终点即为完成负载通行任务，此任务旨在考察机器人负载时的稳定运动能力。成功完成负载通行任务可获得 50 分。（4）飞车在道路中有明显标记的带坡路段，如图 4 所示。机器人经过此路段时，能整体腾飞并在空中滑行超过 2 米并驶出此路段后，可获得飞车得分，此任务主要考察机器人系统在极端姿态下的结构和算法稳定性。飞车距离从机器人整体离开路面时为起点，机器人任何一部分再次接触路面时为终点进行计算。无论机器人当次通过此路段是否获得飞车得分，再次通过时均不会再得分。每处飞车成功可获得 10 分。 9 3.时间奖励分机器人在任务限时内到达终点时可获得时间奖励分，其计算公式如下：时间奖励分 = （任务限时 – 任务耗时）（秒）×1 分 4.任务总得分任务得分的计算公式如下：任务得分 = 基础分 + 附加分 + 时间奖励分 5.得分提交每位选手在竞赛中有 5 次提交得分的机会，在任何形式的任务中止后均可提交得分。最终的得分为所有提交中的最高分。当出现最高得分相同时，比较第 2 高的得分，第 2 高的成绩更好的排名靠前，依此类推。比较所有提交得分后仍无法区分排名的，以提交时间的先后区分，更早提交成绩的排名靠前。六、比赛报名参赛选手应于规定时间通过大赛官方网站完成报名。参赛选手报名基本要求如下：（一）应以个人的形式完成报名；（二）只能报名一个组别且符合对应年龄和年级；（三）根据对应组别和级别要求，选手需熟悉竞赛平台的基本操作，能独立完成机器人构建、行为程序编写、模拟运行、提交成绩等操作。参赛选手需随时关注官网或报名手机的结果反馈信息。大赛官方网站：www.kpcb.org.cn （2023 大赛频道） ceic.kpcb.org.cn 10 大赛官方微信公众号：中国电子学会科普中心（请保持关注）七、参赛技术要求（一）初赛自备电脑。电脑操作系统：Mac OS、Win 7 或以上操作系统；浏览器采用谷歌浏览器（69.0 版本以上）、QQ 浏览器。（二）复赛和决赛选手使用大赛组委会提供的电脑或自备电脑。电脑操作系统：win 7 或以上操作系统；硬件配置：双核以上 CPU，2G 以上内存，配备支持 3D 加速的集显、核显或独显，更多参数配置可以实际测试能流畅运行竞赛系统为参照。八、奖项和晋级大赛采用初赛，复赛和决赛三级赛制。初赛和决赛由大赛组委会统一组织，复赛由地区承办单位组织。（一）初赛：通过线上方式完成，由大赛组委会组织。根据成绩排名获取晋级复赛资格，初赛不设奖项。（二）复赛：按赛区组委会要求，通过现场或线上方式完成。复赛时间以赛区组委会赛前通知为准。复赛奖项设置一等奖、二等奖、三等奖。（三）决赛：按大赛组委会要求通过现场方式完成。赛奖项设置分为：一等奖、二等奖、三等奖、优秀指导教师奖和优秀组织单位奖，获奖结果根据决赛现场裁判结果（含电脑评分结果），按综合成绩从高到低遴选得出。（四）复赛和决赛不确保每名参赛选手获奖，作品不符合参赛要 11 求或成绩排名靠后者不获得奖项。（五）奖项及成绩排名作为晋级的参考标准之一，但不作为唯一标准，具体获奖及晋级名单以赛后公示为准。九、比赛流程（一）初赛时间：2023 年 5 月（以大赛官网通知为准）。形式：选手在规定时间内完成在线答题，初赛试题以理论知识为主。初赛样题示例： ——小学组： 1．在一个机器人系统中，发出控制指令的部件类似人类的哪个部分？（ D ） A:五官 B:四肢 C:心脏 D:大脑 2．机器人搭建过程中选择部件后按键盘那个按键，可以快速将选中的部件旋转 90 度。（ A ） A:空格键 B:Enter 键 C:Delete 键 D:Tab 键 ——初中组： 1．机器人搭建过程中选择部件后按键盘那个按键，可以快速将选中的部件旋转 90 度。（ A ） A:空格键 B:Enter 键 C:Delete 键 D:Tab 键 2．程序编写时下图逻辑关系“且”表示？（ C ） A:条件 1 满足即可 B:条件 2 满足即可 C:条件 1 和条件 2 同时满足 D:条件 1 和条件 2 同时都不满足 ——高中组 1．程序编写时下图逻辑关系“且”表示？（ C ） 12 A:条件 1 满足即可 B:条件 2 满足即可 C:条件 1 和条件 2 同时满足 D:条件 1 和条件 2 同时都不满足 2．机器人利用距离传感器从较远的地方（距离返回值大于 2000）走到离某个障碍物较近的地方（距离传感器返回值小于 500），应该使用下列哪种条件判断比较合理？（ B ） A B C D 13 （二）复赛时间：2023 年 6-7 月形式：复赛形式及具体安排时间以赛区组委会通知为准，参赛选手需按通知要求在赛前或赛中完成作品。（二）决赛时间：2023 年 8-9 月竞赛项目操作过程包含机器人运动结构设计、行为控制程序编写、调试运行、提交成绩等部分，其它流程以比赛文件为准。竞赛项目操作流程如下： 1.登录竞赛平台启动竞赛平台软件，在登录窗口输入竞赛账号用户名、密码，登录指定竞赛平台。 2.进入对应竞赛场地 14 根据选手组别，选择进入相应的竞赛场地，如下图所示。 3.场地内设计机器人结构和程序在竞赛任务场地内，可进入“编辑机器人”和“编辑程序”，以及开始运行进行任务调试或完成比赛任务。注：默认提供的控制器可删除更换成自己所需的控制器。 15 4.提交成绩一次任务完成自动结束或手动选择结束时，会显示本次任务得分，可选择提交或返回继续调试，选择提交则使用一次提交机会。十、其他说明（一）基本比赛要求 1.组委会工作人员（包括裁判及专家组成员），不得在现场比赛期间参与任何对参赛选手的指导或辅导工作，不得泄露任何有失公允的竞赛信息。 2.参赛选手须提前 5 分钟入场，按指定位置就座。比赛过程中不得随意走动，不得扰乱比赛秩序。 3.参赛选手可携带书写工具如钢笔、签字笔、铅笔等，及计时工具手表等进入场地。不得携带软盘、光盘、U 盘、硬盘等外接存储设备或介质。在竞技期间不得与其他选手交谈，不得干扰其它选手备赛，不得损坏公用设备。 16 4.选手在展示和比赛过程中对题目、设备以及竞赛平台有疑问时，应举手向大赛工作人员提问。选手遇有计算机或软件故障，或其他妨碍比赛的情况，应及时举手示意大赛工作人员及时处理。（二）裁判和仲裁 1.初赛、复赛和决赛的裁判工作根据比赛内容和规则执行。 2.比赛采用的是比赛结果即时发布制。如果参赛选手对裁判结果有异议，应当于当天比赛结束公布成绩后 2 小时以内提出申诉。申诉采用在线提交方式，并具体说明在比赛过程中疑似异常情况的时间、相关人员、异常内容、相关证明资料（照片或视频）和对比赛结果不满的原因。仲裁委员会在接到申诉意见后，将视需要组织评审专家进行复核评估，并在 1 个工作日内将处理意见反馈给申诉人。 3.复赛仲裁由复赛组委会仲裁组完成，不跨区、跨级仲裁；决赛仲裁由决赛组委会仲裁组完成。（三）比赛规则的解释权归大赛组委会。十一、报名联系具体报名细则请登录大赛官方网站查询。技术咨询电话：施老师 15314605628 李老师 13165983703 大赛监督电话：010-68600718/68600710 大赛监督邮件：kepujingsai@163.com 大赛官方网站：www.kpcb.org.cn 2023 全国青少年信息素养大赛组委会 2023 年 1 月 17