第九届全国中小学信息技术创新与实践活动 “机器人场地越野”赛项培训讲义(洛阳)

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1 第九届全国中小学信息技术创新与实践活动 “机器人场地越野”赛项培训讲义(洛阳)
北京俊原恒泰科技有限公司

2 目 录 比赛设计的理念 比赛的看点 所涉及的知识 比赛规则说明 比赛机器人介绍 1、越野者 2、先行者 如何比赛
目 录 比赛设计的理念 比赛的看点 所涉及的知识 比赛规则说明 比赛机器人介绍 1、越野者 2、先行者 如何比赛 需要注意的问题（突发情况如何避免） 如何判定获胜 / 失败

3 教育理念 玩中学 学以致用 做中学 动手探究实践-是科技创新学习的最佳途径

4 比赛设计的理念 以机器人创意项目组合为载体，以机器人器材为工具，为学生设立相应的机器人创意项目课程，让学生在充满乐趣的活动中，学习并掌握机械、电子结构、信息技术、电脑应用等综合知识。培养他们的团队协作意识和创新能力。

5 机器人场地越野赛 模拟F1竞赛和汽车越野大赛的真实场景，并且将两种大赛的特性合二为一，更赋挑战性；
将森林、沙地、水坑、山谷等特殊地理环境真实展现； 学生动手自己改装； 学生独立编程实现动作 …… 视频播放

6 机器人场地越野赛 对于传统的智能车大赛，着重以速度取胜，所以在障碍方面都是以场地的路线在体现。但是同时对于传感器的识别能力也有很高的要求。
但是在NOC机器人场地越野赛来讲，不仅仅是速度的体现，更在于逼真的模拟越野车在野外突出重围，躲过障碍的精彩瞬间。 飞思卡尔（摩托罗拉）智能车大赛 日立瑞萨智能车大赛

7 参赛流程 选手检录 禁带工具检查 选手抽签 程序清零 现场公布任务 现场编程 按抽签顺序进行任务完成

8 概要 机器人场地越野大赛分为主赛项和附属赛项。 主赛项：也就是俊原越野者机器人所属的越野大赛部分，该阶段得分占其成绩的60%。
附赛项：由俊原先行者进行模拟轿车路考，参赛队伍该阶段得分占其成绩的40%。

9 机器人场地越野赛

10 比赛场地介绍 （1）场地纸尺寸： 长300cm×宽200cm （2）轨迹红、黑线 宽度：2cm （3）起、终点尺寸： 边长30CM正方形

11 俊原越野者3代智能机器人 姓名：越野者3代 年龄：1岁 出生地：北京 武器装备： 4颗进口高性能驱动电机； 随机附带线跟踪等传感器模组；
流线型外观设计； 拼装型结构设计； 图形化和C语言混合编程。

12 机体部分 散装零件，可拼装结构设计

13 机体部分 车轮外胎采用软橡胶轮胎，耐磨防滑效果非常好； 采用黄铜材质的联轴器，更加耐磨； 机体采用可拼装结构设计，便于学生自己改装；
车前身安装寻线传感器； 车身预留传感器安装孔，便于安装多个传感器； 拥有强大的越障和爬坡能力，机身采用高强度铝合金材料，机动性能强悍，运动灵活快速，特别适合室外的草地、碎石路、沙地，或斜坡路面。 图形化编程和C语言编程混合控制形式。

14 采用四轮驱动形式。 采用黄铜材质的联轴器，更加耐磨； 机体采用可拼装结构设计，便于学生自己改装；

15 机体部分 产品的设计考虑了竞赛后机器人的使用率情况。很多学校购买竞赛机器人平台参加完比赛后，机器人就闲置在一边。不能充分的将其和机器人教学相结合。俊原越野者3代机器人，在吸收1代、2代机器人的开发经验。摒弃掉了只能单一参加比赛这个瓶颈。 搭配机械手、摄像头等可以升级为侦查 机器人、排爆机器人、搜救机器人等。

16 机体部分 ・尺寸：24cm*17cm*16cm（长*宽*高） ・电机： 2个DC：12V，V.RPM:600 ・材料：硬化处理铝合金
・标配有传感器包（超声波传感器、寻线传感器、LCD数字显示） ・轮子直径：65mm ・重量：96.4g

17 控制及软件部分介绍 主控部分： 芯片：STC系列单片机 端口：可外扩32个端口 采用嵌入式单片机结构设计； 主控盒上带数码显示； 操作简单；
集合蜂鸣器、流水灯等模块； 集合声音控制模块；

18 控制及软件部分介绍 我们为没有任何机器人基础的学生提供通用的流程图编程方式，让学生很快的可以掌握编程方法，全面了解机器人。为高层次的学生提供C语言编程方式。且开放全部底层源代码。

19 软件部分（图形化软件）

20 软件部分（C语言） ●高中（中职校）阶段可以采用C语言直接对机器人进行编程； ●配备详实的编程手册； ●充分锻炼学生的程序开发能力。

21 传感器部分 LCD液晶屏 红外线反射传感器 寻线传感器

22 任务及规则 障碍物 ■ A类障碍：浅水坑、直线双边桥、双驼峰、沙漠、跷跷板。 ■ B类障碍：森林、V形谷、阶梯路、直线单边桥、土丘。

23 A类障碍（1）、（2） A1、浅水坑 障碍总高度2cm，倾斜面与地平面角度15度。水坑尺寸长40cm×宽25cm，深度1cm。比赛时水深不超过0.5 cm。 A2、直线双边桥 桥总长30cm、桥高度1cm、桥宽度3cm、引桥角度15度。桥内侧距离轨迹线中线6cm。 A1、浅水坑 障碍总高度2cm，倾斜面与地平面角度15度。水坑尺寸长40cm×宽25cm，深度1cm。比赛时水深不超过0.5 cm。 A2、直线双边桥 桥总长30cm、桥高度1cm、桥宽度3cm、引桥角度15度。桥内侧距离轨迹线中线6cm。 实际跑道会提供真实的场景模型，如沙漠、水坑、森林、山谷等

24 A类障碍（3）、（4）、（5） A3、双驼峰 弧形过度面，最高点距离水平面4cm。 A4、沙漠
障碍总高度2cm，倾斜面与地平面角度15度。沙坑尺寸长40cm×宽25cm，深度1cm。 A5、跷跷板 跷跷板支撑点高度约3cm，宽度45cm。

25 B类障碍（1）、（2） B1、森林 两边断线长度为30 cm,机器人必须正确识别轨迹线和森林绿色。灰色圆点表示树木摆放位置，距离黑线中心距离15 cm。 B2、V形谷 两边断线长度为30cm,机器人必须正确识别轨迹线和山谷褐色。V形谷夹角45度。 实际跑道会提供真实的场景模型，如沙漠、水坑、森林、山谷等

26 B类障碍（3）、（4）、（5） B3、阶梯路 每个阶梯的宽度为10cm，高度为0.5cm。 B4、直线单边桥
桥总长30cm、桥高度1cm、桥宽度3cm、引桥角度15度。桥内侧距离轨迹线中线6cm。 B5、土丘 土丘最高点距离地面垂直高度为3cm。

27 （1）小学组 机器人由起点启动并自主运行，途径两个A类障碍、两个B类障碍（障碍名称及摆放位置现场公布）后静止于终点区内，任务结束。

28 （2）初中组 机器人由起点启动并自主运行，途径两个A类障碍、三个B类障碍（障碍名称及摆放位置现场公布）后静止于终点区内，任务结束。

29 （3）高中组 机器人由起点启动并自主运行，途径三个A类障碍、三个B类障碍（障碍名称及摆放位置现场公布）后静止于终点区内，任务结束。

30 参赛要求 参赛队伍：每支参赛队伍须由2名队员、1台四轮机器人组成。
竞赛环节 小学组 初中组 高中组 现场编程 70分钟 80分钟 90分钟 任务完成 90秒 120秒 150秒 现场编程时长：每个组别所有参赛选手统一进行现场编程所限定的起止时间，在此时间内参赛选手可进行场地调试与程序调整。 任务完成时长：每支参赛队伍完成任务所限定的起止时间。 参赛队伍：每支参赛队伍须由2名队员、1台四轮机器人组成。 机器人启动之前必须静止，允许采用“按下按钮”或“给传感器信号”的方式进行启动，成功启动后机器人必须自动运行。 暂停：在任务完成所限定的时长内无暂停。 机器人损坏:在任务完成所限定的时间内，参赛机器人如发生结构件脱落，在不影响机器人正常行走的情况下，参赛选手可请求裁判帮助取回。

31 难点和容易出问题的地方

32 机器人路障考试！

33 俊原先行者1代 姓名：先行者1代 年龄：2岁 出生地：北京 武器装备：
进口伺服马达； 采用快速拼装结构设计； 开放式端口设计升级方便； 图形化和C语言混合编程。

34 比赛场地介绍 （1）场地纸尺寸： 长300cm×宽200cm （2）轨迹线宽度：2cm （3）起始区尺寸： 直径40CM

35 机体部分 采用三轮驱动形式，两个主动轮。 图形化编程和C语言编程混合控制形式。 DIY组装结构设计，学生可以很快的组装起来。
端口开放性好，可以添加红外传感器、超声波传感器等多个传感器，可以外接遥控器，完成实时控制。

36 机体部分 ■套件内容 ・舵机： 2个可调速，360度连续旋转 ・材料：硬化处理铝合金 ・Side AA×4 电池盒 ・使用手册／CD-ROM
・标配有传感器包 ■ 机体规格(组装后) ・长度： 140mm ・宽度： 120mm ・高度： 80mm ・重量：约0.25kg ■ 核心驱动电机 ・专用可调速舵机，连续旋转。 ・扭矩：3.5kgf·cm ・尺寸：40.8×20.1×38mm ・齿轮：工程塑料齿 ・重量：25g ・速度： 秒/60° 散装零件，可拼装结构设计

37 如何组装

38 控制及软件部分介绍 主控部分： 芯片：STC系列单片机 端口：可外扩20个端口 主控部分可升级为以下形式：

39 控制及软件部分介绍 主控部分： 芯片：STC系列单片机 端口：可外扩20个端口 采用嵌入式单片机结构设计； 主控盒上带数码显示； 操作简单；
集合蜂鸣器、流水灯等模块； 集合声音控制模块；

40 控制及软件部分介绍 我们为没有任何机器人基础的学生提供通用的流程图编程方式，让学生很快的可以掌握编程方法，全面了解机器人。为高层次的学生提供C语言编程方式。且开放全部底层源代码。

41 控制及软件部分介绍 俊原先行者

42 软件部分（图形化软件）

43 软件部分（C语言） ●高中（中职校）阶段可以采用C语言直接对机器人进行编程； ●配备详实的编程手册； ●充分锻炼学生的程序开发能力。

44 寻线传感器部分 工作原理： 红外线反射传感器是利用红外线反射的原理，不同颜色的物体反射回来的红外光的强度是不同的，由此来判断物体的颜色。由于使用的是红外线，所以抗干扰能力很强。 按照手册正确连接电源，可以将OUT引脚连接单片机的AD引脚，利用单片机的AD功能读当前的电压值。 循迹传感器

45 红外传感器部分 工作原理 红外线反射传感器是利用红外线反射的原理，根据反射的强度来判定前方障碍的有无。在距离适中的时候测量精度很高。由于使用的是红外线，所以抗干扰能力很强。这样做更加确保了机器人的稳定性。

46 参赛要求 按模拟轿车路考的主题进行现场机器人搭建、编程及动作展示，参赛队伍该阶段得分占其成绩的40%。
用时80分钟/组别，在规定用时内进行机器人搭建、编程、程序导入、场地调试及程序调整。 整个竞赛过程须2名队员协作进行。 每支参赛队伍“动作展示”限一次，按检录后的抽签顺序进行。

47 关于障碍物 （1）路考项目：绕桩、S弯、斑马线、学校路口、限宽门、靠边停车。
（2）绕桩模型：直径3CM圆柱、高20CM，沿轨迹红线摆放、桩距40CM。 （3）限宽门模型：长30CM×高15CM×深20CM，沿轨迹蓝线摆放。 （4）靠边停车区：长35CM×宽30CM。 （5）斑马线标志：长35CM×宽30CM。 （6）学校路口标志：长35CM×宽30CM。

48 任务及规则 机器人由起始区出发且自主运行，完成指定路考项目后静止于终点区内。
小学组绕桩数量2个、限宽门1个、靠边停车1次； 初中组绕桩数量3个、限宽门2个、靠边停车1次； 高中组绕桩数量3个、限宽门2个、靠边停车2次。 注：绕桩摆放位置现场公布（全部成功绕行视为该项目完成）、限宽门摆放位置现场公布、停车区现场公布，障碍情况也可根据比赛情况进行实际情况调整。 任务完成时长为90秒/组别。

49 评分标准 分数＝完成路考项目数量×20分/路考项目-违规累计扣分+提前完成加分 -2分/次 违规1：触碰绕桩、限宽门、未停在指定靠边停车区
违规2：部分或全部机身垂直投影位于指定靠边停车区外 违规3：斑马线、学校路口未减速慢行 -3分/次 （无违规且完成全部路考项目）任务完成实际时长每提前一秒 +1分 迟到5分钟以上 0分 放弃比赛 分数＝完成路考项目数量×20分/路考项目-违规累计扣分+提前完成加分

50 比赛难点和容易出问题的地方

51 预祝大家比赛取得好成绩！

52 机器人的后续应用开发 添加太阳能模块； 添加图像视觉模块； 添加语音对话系统； 添加蓝牙通信模块； 升级为碰撞机器人； 升级为灭火机器人；
选择不同的升级包，即可轻松升级！

53 谢谢大家 “机器人场地越野大赛”讲师 鲁佳英 QQ: