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开发者大赛 2019-01-15

我司自成立伊始就坚持于推动ROS技术在国内的发展,与高校合作共同编写ROS实践课程,协助高校进行ROS技术的本科教学工作。公司在教学装备开发目标上也充分体现开源,提供ROS接口和功能包,为用户打造一个开放、体系的教学和学习平台。

学以致用,要用好必须经过不断的试错和训练,比赛是试错和训练的绝佳平台,“全国大学生机器人开发者(ROS)大赛”应运而生。大赛由工业和信息化部人才交流中心、中国高等教育学会工程教育专业委员会和RoboCom国际公开赛组委会共同主办,主要围绕机器人操作系统(ROS)的开发和应用为核心,培养大学生创新思维、培养和选拔机器人开发人才为目的,大赛共三个组别:艺术创意组,技能组和创新组。我司作为此赛事的支持单位之一,为赛事提供全程的技术支持和咨询服务。

赛事官方连接:https://www.robocom.com.cn/


一、“ROS 空地协同”竞赛规则


1.  比赛主题介绍

移动机器人和无人机的应用极为广泛,涵盖工业、娱乐、特种、巡检、农业等多领域、多行业,技术也日渐成熟,开始民用化进入千家万户。移动机器人负载大、续航时间长,但遇视野狭窄和复杂地形时通过能力差,而无人机正好能够弥补移动机器人的缺点。空地机器人协同能够在消防、特种、救援、军事等领域发挥巨大作用。机器人空地协同很好地发挥了 ROS 系统的分布式通信机制和应用特点,同时对参赛者的综合能力提升起到很大帮助。此项比赛主要涉及和考核以下内容:

① ROS 的通信框架原理和工具的使用;

② 移动机器人基于ROS的视觉识别技术;

③ 无人机基于ROS的控制和视觉识别;

④ 空地机器人协同。

 

2.  比赛内容介绍

移动机器人在室内指定的场地进行基于视觉识别的“巡线任务”“避障任务”,每个任务根据完成的程度分配不同的分数,无人机在移动机器人完成地面任务期间需在限定的高度内全程跟随,完成“跟随陪伴任务”,模拟室外复杂地形和环境下为移动机器人提供帮助的情景。每组选手有一次机会完成比赛,具体比赛细则如下。

① 移动机器人需要从比赛场地起点开始,通过视觉识别地面粘贴的黑色路线标识巡线移动,路线标识为张贴的宽40mm的黑色警示胶带,巡线线路为直线和曲线组成的连续性线路,曲线处弯曲内角大于90°,线路总长12m。

② 巡线任务的前6m,线路上没有遮挡物,后6m开始,线路上有固定的遮挡物。移动机器人需要通过视觉识别障碍物,然后越过障碍物继续巡线,移动至赛道的终点,碰倒障碍物会扣除相应分数。巡线线路后6m布置障碍物8个。障碍物尺寸为(长宽高)45×45×300mm。

③ 无人机需要在移动机器人执行任务的整个过程中通过视觉识别,一直跟随,时刻处于移动机器人的上方。无人机和移动机器人之间通过一条1m长的纸条相连,纸条由组委会统一发放。

④ 无人机可先于移动机器人启动,移动机器人启动即开始计时。

⑤ 比赛过程中,参赛者不可通过任意形式对无人机和移动机器人进行操控和干扰。

⑥ 参赛总用时为15分钟,超过15分钟或者完成比赛则比赛结束,开始评分。

⑦ 移动机器人越出比赛场地则比赛结束。

⑧ 未做出明确限制的事项,参赛队伍可根据队伍情况,自由发挥。

 

3.  比赛要求介绍

(1)机器人要求

参赛队伍需使用大赛统一机器人平台参赛,完成比赛需要:移动机器人1台,无人机1台。允许参赛队伍在机器人上增加结构和外部传感设备(总成本不能超过该机器人成本),机器人核心控制器和主体结构不能改变。机器人控制系统必须运行在ROS框架下。

(2)比赛队伍要求

比赛队伍由3名学生和1名指导老师组成,3名学生中最多可包含一名在读研究生,其余均为在读本科生,参赛队伍成员以报名和审查时提交为准,不得随意更换。

(3)比赛场地

比赛场地设定规格长宽:10×2.5m ,相关任务场地和障碍物示意图如下所示。训练和比赛场地尺寸说明:(单位:m)

场地整体规划图如下:

 

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4. 比赛流程介绍

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5. 评分标准介绍

(1)评分总则:采取客观评分方式,根据完成任务的数量和质量打分,累加任务分即最终得分。根据得分高低评出一、二、三等奖,如最终评分相同,则按照完成比赛的时间长短进行评比,完成比赛时间较短的队伍名次靠前。

(2)得分组成=时间得分+任务得分。

① 时间得分:如参赛队伍在规定的15分钟之内完成比赛,节约时间将转化为分数,每节约1分钟可加3分,大于等于30秒且不足1分钟的部分按1分钟计算,不足30秒的则不计分。

② 任务得分(移动机器人):移动机器人巡线任务根据巡线的路程计分,从起点开始计算路程,移动机器人第一次越出路线标识则停止计算路程。以0.5m为一个计分单位,每完成0.5m可得3分,不足0.5m的部分不计分。避障巡线任务根据移动机器人通过的路程和避开的障碍物计分,以0.5m为一个计分单位,每完成0.5m可得3分,不足0.5m的部分不计分,每避开一个障碍物且不丢失线路可得3分。每碰倒一个障碍物扣0.5分,最多扣3分。

(3)任务得分(无人机):无人机正常起飞从比赛起点到终点,期间不触碰比赛边界且未两次起飞可得5分,否则不得分。无人机与移动机器人之间相连的纸条未完全断裂可得10分,纸条完全断裂不得分。

 

6.  比赛安全

由于无人机起飞、降落和飞行过程中都存在潜在的伤人隐患,所以比赛场地需用防护网进行隔离保护,将人和设备完全隔离。



二、 “ROS 智能抓取”赛事规则


1.  比赛主题介绍

机械手臂抓取很大程度地模拟了人在生活和工作当中的场景,抓取物体看似是我们日常的一个小动作,但对于机器人来说却是一项复杂而困难的任务。需要机器人完成感知识别、决策判断后控制机械手臂,最后执行机构精准执行才能完成任务。多轴机器人的运动涉及数学建模、运动学和控制原理等问题,这也是 ROS  中重点研究的对象,此比赛切合机器人应用场景,旨在鼓励参赛者运用 ROS 解决实际问题。比赛主要涉及和考核以下内容:

① ROS 的通信框架原理和工具的使用;

② 机器视觉;

③ 机械手运动规划;

④ 机械手抓取。

2.  比赛内容介绍

机械手臂通过视觉识别,在工作桌面固定的区域内将9个外形相同带有不同字母标识的目标物依次抓取放置到指定区域。每组选手有一次机会完成比赛,具体比赛细则如下。

① 机械手臂通过视觉识别,抓取工作台面上放置区域内的目标物到指定摆放区域,放置区域为直径40cm的圆,摆放区域为长60cm、宽6cm的长方形。

② 视觉传感器可固定于工作台区域内任意位置或者固定于手臂上任意位置。

③ 放置区域内共随机摆放有9个尺寸相同的目标物,目标物底色全为白色,每个目标物的正面都标有一个与底色不同颜色的字母或符号,分别为 H、E、L、L、O、R、O、S、!,这些字母和符号可组成“HELLO ROS!”。目标物尺寸为40*40*40mm。

④ 机械手臂需要通过视觉识别,将标有 H、E、L、L、O、R、O、S、! 的目标物依次抓取到摆放区域内,摆放区域内的目标物上标识可以正确组成 HELLO ROS!的标语。

⑤ 比赛过程中,非干预时间参赛者不可通过任意形式对机器人进行操控和干扰。

⑥ 比赛过程中,如机械手臂抓取的目标物掉落在摆放区域外,该目标物不得分,比赛过程中参赛者可向裁判申请人为干预调试比赛设备设施,干预时间每分钟扣相应分数,干预期间比赛正常计时。      

⑦ 参赛总用时为 20 分钟,超过 20 分钟或者完成比赛则比赛结束,开始评分。

3.  比赛要求介绍

(1)机器人要求

参赛队伍需使用大赛统一机器人平台参赛,完成比赛需要:机械手臂一台、夹爪一套、视觉套件。允许参赛队伍在机器人上增加结构和外部传感设备(总成本不能超过该机器人),机器人核心控制器和主体结构不能改变。机器人控制系统必须运行在ROS框架下。

(2)比赛队伍要求

比赛队伍由3名学生和1名指导老师组成,3 名学生中最多可包含一名在读研究生,其余均为在读本科生。

(3)比赛场地要求

比赛所用工作平台设定规格为长宽1.4×1.2m,示意图如下图所示。训练和比赛工作平台尺寸说明:(单位:m)

image.png 

4. 比赛流程介绍

 image.png

5. 评分标准介绍

1)评分总则:采取客观评分方式,根据完成任务的数量和质量打分,累加任务分即最终得分。根据得分高低评出一、二、三等奖,如最终评分相同,则按照完成比赛的时间长短进行评比,完成比赛时间较短的队伍名次靠前。

2)得分组成=时间得分+任务得分-干预扣分。

① 时间得分:如参赛队伍在规定的20分钟比赛时间之内完成比赛,节约时间将转化为分数,每节约一分钟可加3分,大于等于30秒不足1分钟的部分按一分钟计算, 不足三十秒则不加分。

② 任务得分:机械手臂每成功从放置区域内抓取一个目标物放置到摆放区域内可得5分,不限顺序,且摆放区域内目标物不可重叠,多个目标物重叠视为一个目标物。机械手臂在成功抓取放置的目标物中,任意一个的顺序和 H-E-L-L-O-R-O-S-!  顺序相符,即可多得2分。例如,一参赛队规定时间内成功抓取4个目标物,抓取目标物上的标识依次为 H-O-L-L,第一个、第三个和第四个与目标顺序相符,则可多得6分。完成比赛的队伍,摆放区域内的目标物标识能正确组成 HELLO ROS!标语得10分。

③ 干预扣分:参赛者在申请干预设备后开始进行干预计时,每干预1分钟扣1分,超过30秒不足1分钟的部分按1分钟计算,干预扣分无上限。


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