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BotBall—“火星样本回收任务” 竞赛规则

发布时间:2013-12-07 16:37:07  

附件八

BotBall—“火星样本回收任务” 竞赛规则

一、 任务

火星科学实验室——“好奇号”机器人,是移动机器人科学研究的一个奇迹。但有些实验分析需要在地球实验室才有机会做出,出于这个原因,科学家们迫切需要完成火星样本回收任务,他们将求助于BotBall的选手们来实现所需要的自动化技术。

在比赛场地中有用于模拟样本、火箭和火星环境的多种道具,选手需要设计全自主机器人采取适当的策略完成各种得分任务,包括: ? 采集各种样本;

? 对采集到的样本进行分类;

? 将样品装载到返回地球的容器中;

? 组装运载火箭,并发射之。

选手在比赛时,将会面对执行同样任务的竞争对手机器人,它们都希望能够回收到更多和更纯净的火星样本。

二、 竞赛场地

1. 场地框架

图1 竞赛场地全图

场地搭建请参见《BotBall场地搭建指南》,其中所有用到的零

1

件都由PVC管材和板材制作。场地由底板和管材框架组成,其中底板为4块约122厘米x122厘米(4英尺)的方形板材拼接而成。板材拼接完成后,如图1中所示在场地表面粘贴布基黑色胶带,以划分区域,然后用白色PVC管材搭建框架。管材尺寸、直径、胶带宽度等均见《BotBall场地搭建指南》中的详细说明。场地两侧各有1个用透明亚克力板制作的“星际传送门”供选手在必要的时候向场地内投入道具。

场地两侧各有1个启动区和一个发射区,如图2所示。蓝色和粉色斜纹区域各为双方的启动区,由黑色胶带、左右的铅笔线和PVC管外框的内缘作为启动区边界,启动区大小约为 (122 x 56 x 38厘米),其中38厘米代表高度,即启动区为一个长方体空间。蓝色和粉色网纹区域各为双方的发射区,发射区的边界由场地中央的PVC管内缘和环绕在发射区的黑色绝缘带所定义。

图2 发射区和启动区示意图

图注:Starting Boxes为启动区,Launch Areas为发射区,Sky Crane Retainers为太空起重机,Interplanetary Portals为星际传送门,Launch Pad为发射架。图中圆圈由铅笔绘制直径约10厘米,用于放置橙色和绿色样本。图中标注尺寸单位为英寸(1英寸约等于2.5厘米)。

2. 场地道具

场地中的各类道具包括:

? 1 个Botguy玩偶

? 1个红色立方体样品(约为10厘米边长的红色海绵立方体)

2

?

?

?

?

?

?

?

?

? 4个橙色晶洞玉石样品(约为10厘米直径的橙色海绵球) 48个橙色无机样品(约为3.8厘米直径的橙色小球) 8个绿色有机样品(约为3.8厘米直径的绿色小球) 6个返回舱(标准羽毛球) 10个小号火箭助推器(约为5厘米高的5厘米直径PVC管 - 8个为蓝绿色,8个为粉红色) 8个中号火箭助推器(约为10厘米高的5厘米直径PVC管 - 4个为蓝绿色,4个为粉红色) 2个大号火箭助推器(约为15厘米高的5厘米直径PVC管 - 3个为蓝绿色,3个为粉红色) 每队各1个用PVC管搭接的方框作为样品运载容器 场地左右各设一个空中起重机,并各放置2个额外的大号火箭推进器

3. 道具初始位置

? Botguy和红色立方体样品将被分别放置在被启动区和发射区分隔开的左右通道的正中间位置,每边一个。在比赛开始“离手”后,可能由裁判随机交换Botguy和红色立方体样品的位置。

? 在上述通道靠近四个角落的位置,每个角落放置4个橙色的无机样品,且令其位于一个直径约10厘米的铅笔画出的圆当中,如上图2所示。

? 在左右通道靠近中央,另有8个位置,每个位置各放4个橙色无机样品和1个绿色有机样品,同样位于一个直径为10厘米的圆当中,如上图2所示。

? 橙色的晶洞玉石样品将被放置于场地中PVC管的4个“T”型接头上。

? 每队各有3个返回舱,可在需要时由星际传送门投放。

? 比赛开始前,参赛队伍可以在各自的发射区内调整火箭助推器的放置位置(但助推器必须碰触到场地表面、必须碰触发射区两侧的PVC、且不可碰触到发射区外)。

? 另有2个大号火箭助推器可由空中起重机处摘下。

? 比赛开始之前,参赛队伍可以在各自的启动区内调整运载容器和机器人的位置(只要保证都在启动区的边界范围内即可)。运载容器必须在启动区中,如果有需要可以放置到机器人之上。注意:启动区是有38厘米高度限制的空间,机器人和运载容器在高度上也必须处于启动区之内。

4.

启动灯 3

比赛场地两侧分别各设置2台可调节位置的启动灯,启动灯使用一般白炽灯泡作为光源。当灯光亮起时,比赛开始,机器人通过感知光强变化自动启动。

三、 任务说明与得分

1. 任务说明

比赛任务主要包括组装火箭和收集样本两个得分部分。

机器人获取场地中的火箭助推器,并将火箭助推器套入发射台的发射架上以取得分数。组装火箭时,其助推器部分的数量组装越多则奖励分数越高,安装于靠近发射台中心位置的助推器将会得到额外的分数。同时,如果选手能成功把返回舱安放到火箭顶部,将会得到额外分数加成。

机器人收集场地中的各种样品并将其放入移送到发射区内或/和运载容器内。其中,绿色样品为有机样品,橙色样品为无机样品。由于科学家们更期望得到绿色样品,所以如果能够将绿色样品从橙色样品中分离出来时,那么纯粹的绿色样品能够得到更高的分数值。将样品送入发射区能够得到一定分数,如果样品是在运输容器中则得到更多分数,如果样品即在运输容器中又在发射区内则可得到最高的分数。

Botguy,立方体样本,以及晶洞玉石样品也同样需要被移送到发射区或/和运载容器内。同样,它们被送入发射区能够得到一定分数,如果样品是在运输容器中则得到更多分数,如果即在运输容器中又在发射区内则得到最高分数。

2. 得分计算

一个得分表格的示意如表1所示。

4

表1 得分计算表格

注意:

? 每个火箭只需安装1个返回舱即可得到双倍分数加权。

? 火箭计分时以助推器节数为计数单位,大号助推器为3个单位,中号助推器为2个单位,小号助推器为1个单位(以表1中的图为例,并假设无返回舱,则自左到右的发射杆分别得分为10分,40分,90分,40分,10分)。

5

? 如果有物体在多个位置中得分时,只取其最高的分数计算

3. 得分细则

比赛的计分细则如下:

(1)启动区的边界为黑色绝缘带的内缘、铅笔线和围绕启动区的PVC管。

(2)发射区的边界为黑色绝缘带的内缘和围绕发射区的PVC管。

(3)得分道具必须接触到发射区的表面才可以得分,或遵循“电传导”规则。

(4)“电传导”规则允许在下述情况下得分:一个投影面上相互间接触的比赛棋子中只要有1个接触到发射区的表面,则全部可以计分。

(5) 运载容器由PVC管制作,其边界为PVC管的内缘。

(6) 运载容器必须接触到场地表面(“电传导”规则并不适用于

运载容器)才可以使得运载容器内部所有棋子得到额外分数。

(7) 如果道具的中心投影在运载容器的边界内,且接触到场地

表面(“电传导”规则适用)则可得分。

(8) 如果运载容器部分触摸到发射区的表面,则认为所有处于

容器中的道具按处于发射区且处于容器中的情况计分。

(9) 只有将火箭助推器套入发射台的发射杆时才能得分。

(10)返回舱必须碰触到发射台发射杆的顶部或火箭助推器的顶部,才可以对所在火箭的助推器的得分起加倍的效果。

(11)火箭助推器完全离开空中起重机时算作完全摘下。

(12)所有计分都以道具在比赛结束时的位置进行计算,并不管它们如何到达。裁判需等待所有移动物体停止后开始计分。

4. 平分赛和特殊计分条件

如果一个队的机器人从来没有离开启动区则判负。

如果两队的机器人都离开了启动区,但一个队的机器人在比赛结束时不能停止驱动器或伺服电机则判负。

在平分的情况下,如果以上条件不适用,那么按以下顺序判断胜利所属方:

(1) 得到最多的火箭助推器分数的队伍(包括任何加倍)

(2) 得到最多的火箭助推器个数的队伍

(3) 在发射区的运载容器中有最多样品小球的队伍

(4) 在运载容器中有最多样品小球的队伍

(5) 得到最多绿色样品小球得分的队伍

6

(6) 得到Botguy分数的队伍

(7) 得到红色立方体分数的队伍

(8) 得到最多橙色样品小球分数的队伍

(9) 得最多的橙色球分数(包括样品和晶石)的队伍

(10) 在空中起重机上留有最少的助推器的队伍

(11) 将运输容器运至发射区的队伍

(12) 本方机器人控制器的开关离Botguy距离最近的队伍

四、 比赛方式

1. 预备(“离手”前)

每队由两名选手将机器人带至比赛桌,并执行比赛相关的预备操作,预备操作的时间为90秒。比赛开始之前,每个团队调节本方的2台启动灯位置,必须满足:

(1)启动灯必须位于本方的比赛场地外缘。

(2)启动灯不能与机器人或任何道具接触。

(3) 启动灯不能用于干扰对手或者阻挡他人视线。(由裁判决

定)。

(4)队伍不能在“离手”后再次接触启动灯。

当双方队伍都已准备就绪或者裁判认为准备时间已到,各队须激活己方机器人,随后——“离手”。

2. 比赛开始前(“离手”之后)

在裁判发出“离手”指令之后,裁判可随机交换Botguy和红色样本块的位置。

“离手”后,双方队员不可再碰触机器人,双方队员应站立于本方半场的“星际传送门“附近。

“离手”后,比赛开始前,机器人的任意部分不可以离开启动区,否则将被判犯规,犯规2次的队伍将丧失此轮比赛资格。

“离手”后,任何队伍成员不得以任何方式给予机器人信号以重启机器人或实现其它操作,否则将被判犯规。

由裁判同时开启双方启动灯,并开始比赛。

3. 比赛开始后(亮灯后)

一旦启动灯点亮,则比赛正式开始。一旦启动灯点亮,机器人即允许离开启动区。比赛持续时间为120秒,亮灯顺序如下:

(1)0秒:启动灯亮,机器人准许离开启动区,并开始完成任务。选手可从星际传送门投入返回舱道具。

(2) 15秒:灯关闭。

(3) 115秒:启动灯闪烁五秒。停止投入道具。

(4) 120秒:灯灭,本轮比赛结束,机器人需自动停止各种电机。

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亮灯后,参赛队员即被允许在他们认为合适的时候通过星际传送门投入返回舱(羽毛球)。

(1) 参赛队伍不能向星际传送门内投入除了返回舱以外的其它

物品。

(2) 参赛队员不能直接接触他们的机器人。

(3) 机器人可以向门内送入一个探测器,但探测器和机器人均

不允许“抓”门周围的挡板。

(4) 如果探测器上有传感器,参赛队员可以用比赛棋子碰触探

测器。另外,机器人可以通过门伸出一个机械结构,队员可以在上面放置返回舱。

4. 比赛结束

比赛结束时,机器人必须立即停止所有电机,否则即被判负(伺服电机有负载时保持位置的微小运动是被允许的)。计分基于比赛结束时棋子的位置完成。

如果两队的所有操作在120秒前均已结束,裁判可以询问双方是否已经完成比赛,如果是的话可以即时结束回合(两队都必须同意)。

任何得分的问题必须在两支比赛队伍同时在本场比赛桌上时得到解决。一旦两队都同意裁判的评分且团队成员在评分表上签名后,此成绩即为最终成绩,不可更改。

5. 犯规和处罚

连续2次犯规的队伍将被取消本轮比赛资格,以下为犯规的判罚:

? 比赛“离手”前,如果比赛一方的准备时间超过90秒,他们将被给予30秒警告。在30秒警告结束后,如果此方还没有准备好,这只队伍将被判为犯规。时钟将被重置,两队将再有90秒时间进行准备。

? 比赛“离手”后,启动灯点亮前,机器人不允许离开启动区,否则将被判犯规。

? 比赛“离手”后,选手不允许碰触机器人或场地内的任何道具,否则将被判犯规。

比赛结束时,机器人必须立即停止或关闭所有电机,否则即被直接判本轮为负(伺服电机有负载时保持位置的微小运动是被允许的)。

在比赛中不允许机器人之间或选手与机器人之间进行任何外部无线通信(如红外、蓝牙、无线或其它信号),违反此项规则的团队将直接被取消比赛规则。

五、 机器人搭建规则

参赛队伍只能使用1套本年度BotBall机器人套件中的器件进行

8

机器人搭建工作,但其中的盒子、包装袋、填料、充电器、下载线(包括白色的iRobot Create电缆)、扳手、螺丝刀和标签贴纸不包括在内。

套件中的USB摄像头是比赛时唯一允许被连接到机器人的USB设备。

除套件内容外,以下附件是被允许添加到机器人中的,包括:

(1) 最长100厘米的棉线或电线(最大直径1mm),如用于滑轮

系统中,但不可用于攻击对手机器人。

(2) 最多使用5张A4打印纸。

(3) 可以使用最多20厘米X 25厘米的泡沫板,厚度不超过0.8

厘米。

(4) 最多使用10个标准橡皮筋,直径不超过0.1厘米,长度不

超过9厘米。

(5) 可使用吸管、纸、绝缘胶带和/或锡箔制作灯光传感器的导

光器(主要用于灯光启动)。

违反上述搭建规则的队伍,将被判犯规,并被裁判要求改装。如果改装后依然有违反搭建规则的情况出现,将被取消比赛资格。

六、通用附则(见附件九)

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