智能機器人滅火比賽最初由美國三一學院的杰克·門德爾遜等人發(fā)起，是一項全球普及的比賽。比賽中，參賽機器人須遵循預設(shè)程序，借助傳感器和超聲波等技術(shù)，迅速在模擬環(huán)境中搜尋并撲滅代表火源的蠟燭，以耗時最少者勝出。
賽事規(guī)則
場地標準
- 競賽場地的尺寸與參考圖所示大致相同，允許1厘米內(nèi)的誤差。
- 房屋墻壁高33厘米，材質(zhì)為木板，顏色為白色。地板為黑色光滑木面，允許接口，但連接處應平整且同色。場地應平滑，機器人能應對0.3厘米的不連續(xù)區(qū)域。房屋內(nèi)部地面水平，無坡道和樓梯。
- 所有走廊和門口寬度不少于46厘米，門口無實體門，以2.5厘米寬的白線標識。
- 地板為黑色，因某些機器人可能使用泡沫、粉末等物質(zhì)滅火，故每次比賽后需清潔場地，但無法確保全程地板均黑。
- 起始位置為直徑30厘米的白色圓圈，位于46厘米走廊中央線上，與兩側(cè)墻壁相隔24厘米。
- 左側(cè)墻壁未標注缺口，便于參賽者設(shè)置機器人。機器人可在圓圈中啟動，自由橫縱移動。
- 模擬家具為直徑11.5厘米、高30厘米、重2.3千克的黃漆木鋼柱，用于增加趣味性和挑戰(zhàn)性。
其他規(guī)定
- 競賽場地提供的電源為AC/220V/50Hz。若機器人或電腦需交流電，則需自行準備長電線和插座。參賽者亦可使用內(nèi)置電池的機器人。
- 導線應足夠長，以便機器人抵達任一區(qū)域。導線可隨機器人移動或由裁判提起。導線安全性應得到保障。
- 每個模擬房間都有家具，其位置隨機，機器人可接觸但不可推動。家具可能阻擋機器人視野，機器人應能從不同角度觀察房間，即使家具后有蠟燭，也能找到最佳路徑。
規(guī)則細節(jié)
- 機器人啟動后須自主運作，不得人工干預。
- 機器人運行期間可接觸墻壁，但不得有意損壞或留痕。若有違規(guī)行為，將被取消成績或資格。
- 機器人撲滅蠟燭前必須先找到火焰，而非偶然熄滅。
- 機器人不得使用破壞性或危險手段滅火，如燃放鞭炮或推倒蠟燭。可用水、空氣、二氧化碳等，但不得使用危險物質(zhì)。吹氣滅火雖非理想方法，但在比賽中可行。
- 若蠟燭在滅火過程中被撞倒，仍視為有效操作。滅火產(chǎn)生的殘留物將在比賽間隙清除。
- 機器人靠近火焰前，必須進入距離火焰30厘米的圓圈內(nèi)。圓圈上有2.5厘米寬的白線，機器人必須有一部分在此區(qū)域內(nèi)。蠟燭應遠離門口，以防圓圈觸及門口線條。
- 蠟燭隨機放置于任一房間，至少在三次測試中有兩次不在同一房間（小學組除外）。蠟燭位置不限，但不得置于走廊上。機器人前端進入房間前應能移動至少33厘米。
- 參賽者不得在墻上或地上放置標記、燈塔或反光物協(xié)助導航。
- 如果機器人使用光線傳感器，應考慮周圍燈光可能對其造成干擾。
- 如裁判員認為機器人行為危及人員或設(shè)備，有權(quán)隨時終止比賽。參賽機器人不得使用易燃易爆物品。
比賽場地圖
初中組
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高中組
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技術(shù)要點
提升表現(xiàn)
- 使用更高電壓的電源驅(qū)動馬達，建議使用擴展電池，主系統(tǒng)僅供電路板。
- 注意擴展電池電壓不應超過馬達額定電壓，通常不超過12伏特。確認電池插口極性正確。
- 運行時避免馬達堵塞，否則可能導致芯片燒壞。
門口探視法
- 遠紅外火焰?zhèn)鞲衅鳈z測距離可達1至2米，機器人只需在門口探視即可判斷是否有火源。有火則入室滅火，無火則離開尋找。
- 在機器人上添加地面灰度檢測卡，編程時檢測門口白線，判斷室內(nèi)是否有火，有則進入，無則離開。
效果不佳的調(diào)試方法
- 調(diào)整遠紅外火焰探頭位置，使其水平安裝，高度與蠟燭火焰相當。注意滅火風扇轉(zhuǎn)動時，探頭不宜過于靠近。
- 根據(jù)實際環(huán)境調(diào)整亮度檢測值。
- 調(diào)整地面灰度值，確保機器人到達白紙附近時能識別。
- 調(diào)整紅外探測器靈敏度，避免機器人頻繁遇到障礙物。
- 減緩機器人速度，防止滅火時撞滅蠟燭。
實際滅火策略
- 分析滅火過程，可分為路徑優(yōu)化、火焰定位和滅火方式三個環(huán)節(jié)。
- 路徑優(yōu)化可通過多種擴展卡實現(xiàn)，如紅外避障、編碼器引導、紅外測距、指南針引導和混合引導等。
- 火焰定位涉及尋找火焰和定位火焰兩步。機器人可使用遠紅外火焰探頭，通過串聯(lián)、并聯(lián)等方式提升靈敏度。確定火焰方向后，機器人可采用旋轉(zhuǎn)法、擺頭法、強風場法等多種動作滅火。
參考資料 >
中國學生的機器人滅火比賽為何入俗套.新浪科技.2024-09-07
第二屆智能機器人滅火比賽.中國青年報.2024-09-07
中國在國際機器人滅火比賽中勇奪三金.中國日報網(wǎng).2024-09-07