第十三屆中國青少年機(jī)器人競賽機(jī)器人創(chuàng)意比賽主題與規(guī)則
1 關(guān)于機(jī)器人創(chuàng)意比賽
機(jī)器人創(chuàng)意比賽是基于每年一度的中國青少年機(jī)器人競賽的主題與規(guī)則,組織在校中小學(xué)生機(jī)器人愛好者,花費(fèi)6個(gè)月左右的時(shí)間,在課題導(dǎo)師或教練員的指導(dǎo)下,在學(xué)校、家庭、校外機(jī)器人工作室或科技實(shí)驗(yàn)室里,以個(gè)人或小組的方式,進(jìn)行智能機(jī)器人的創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、編程與制作,最后以具體的機(jī)器人創(chuàng)意作品的形式參加中國青少年機(jī)器人競賽組委會(huì)舉辦的機(jī)器人創(chuàng)意比賽活動(dòng)。
機(jī)器人創(chuàng)意比賽對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)與綜合運(yùn)用機(jī)器人技術(shù)、電子信息技術(shù)、工程技術(shù),激發(fā)創(chuàng)新思維潛能,提高綜合設(shè)計(jì)和制作的能力極為有益。
2 主題——“社區(qū)志愿者”
2.1主題簡介
“社區(qū)志愿者”是一個(gè)擬人化的題目。從社會(huì)的角色看,題目的主人公是志愿者;從科學(xué)的屬性看,它們應(yīng)該歸入機(jī)器人,更具體些,歸入服務(wù)機(jī)器人的范疇。追溯近代機(jī)器人的足跡,從上世紀(jì)五十年代算起, 大約也有半個(gè)多世紀(jì)了。起初,機(jī)器人主要活躍在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,例如人們熟知的汽車、家電、工程機(jī)械、物流、農(nóng)林業(yè)、石化等,稱之為產(chǎn)業(yè)機(jī)器人,是第一大板塊。到了世紀(jì)之交,服務(wù)機(jī)器人異軍突起,它們深入社會(huì)社區(qū)生活的各個(gè)方面,如清潔、清洗、保安、消防、救援、醫(yī)療、監(jiān)護(hù)、康復(fù)、益智、娛樂、幼教,智能家居等等,正在為人類描繪新生活的絢麗圖景,從而成為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的后起之秀,第二大板塊。
服務(wù)機(jī)器人屬于一種半自主或全自主作業(yè)的機(jī)器人,完成為人類群體或個(gè)體服務(wù)的諸多功能,但是一般不參與和國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)部門有關(guān)的各種生產(chǎn)活動(dòng)。在2007年第一期《科學(xué)美國人》上,比爾•蓋茨發(fā)表了一篇題為“家家都有機(jī)器人”的文章。他向世界預(yù)言:機(jī)器人是繼個(gè)人計(jì)算機(jī)之后的下一個(gè)熱門領(lǐng)域。機(jī)器人即將重復(fù)個(gè)人計(jì)算機(jī)是崛起之路,成為人們?nèi)粘I畹囊徊糠,徹底改變這個(gè)時(shí)代的生活方式。據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(IFR)的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測,最近五年,全球服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)量將以每年40%左右的速度遞增,2012年達(dá)到800億美元的市場。我們完全有理由憧憬,不久的將來,服務(wù)機(jī)器人將擔(dān)當(dāng)社區(qū)服務(wù)志愿者的生力軍。因此,服務(wù)機(jī)器人正在成為并將繼續(xù)成為科學(xué)家研究的重要課題,是機(jī)器人學(xué)重要的一個(gè)分支。
本屆“機(jī)器人創(chuàng)意比賽”的主題選定“社區(qū)志愿者”,其主旨在促進(jìn)我國青少年走進(jìn)社區(qū),貼近生活,關(guān)心街坊鄰里的生存狀況,同時(shí)針對(duì)服務(wù)機(jī)器人這個(gè)熱門課題做初步的調(diào)研和了解,以便激發(fā)創(chuàng)新靈感,借助服務(wù)機(jī)器人之“筆”勾畫完美社區(qū)、幸福家庭新生活的藍(lán)圖,讓機(jī)器人更好地為人類服務(wù)。當(dāng)然,研究的過程也是培育學(xué)生人文關(guān)懷的情操、體驗(yàn)人-機(jī)器人的伙伴關(guān)系的過程。
2.2課題研究
。1)主題的涵義
有關(guān)“社區(qū)”的解釋是:社區(qū)指人們共同生活的一定區(qū)域。它由五個(gè)要素組成,分別是人口、地域、制度、政策和機(jī)構(gòu)。如學(xué)校、公園、居委會(huì)都屬于社區(qū)。社區(qū)往往擁有龐大的核心用戶群體。社區(qū)的功能主要有管理功能、服務(wù)功能、保障功能、教育功能、安全穩(wěn)定功能。本屆比賽創(chuàng)意主題重點(diǎn)涉及到服務(wù)功能和教育功能。
解讀“社區(qū)志愿者”這個(gè)題目,涉及到兩個(gè)關(guān)鍵詞,一是社區(qū)服務(wù),二是志愿者(即機(jī)器人)。
第一個(gè)關(guān)鍵詞——社區(qū)服務(wù)。社區(qū)是志愿者(機(jī)器人)具體服務(wù)的平臺(tái)。社區(qū)服務(wù)就是一個(gè)社區(qū)為滿足成員物質(zhì)生活與精神生活需要而進(jìn)行的社會(huì)性福利服務(wù)活動(dòng)。社區(qū)的概念是相當(dāng)發(fā)散和開放的,這就為機(jī)器人創(chuàng)意提供了廣闊的想象空間,給出了多樣化的選擇。從大的方面理解,社區(qū)是一個(gè)群體的概念、社會(huì)大生活的概念。一個(gè)城市由多個(gè)社區(qū)組成,交通、建筑、市政工程(例如上下水管道)、醫(yī)療、消防、救援、旅游導(dǎo)購、環(huán)境監(jiān)測等等都可以合理地納入社區(qū)功能的范疇。也許,涉及這個(gè)主題時(shí),更多人會(huì)把目光投向與自己生活密切相關(guān)的小社區(qū)。小社區(qū)也有豐富的創(chuàng)意題目,例如保安、清潔、綠化,社區(qū)活動(dòng)站中人們的休閑、健身、娛樂、助老助殘等。再小而化之,社區(qū)是由一個(gè)一個(gè)的細(xì)胞——家庭組成的,實(shí)際上,服務(wù)機(jī)器人已經(jīng)滲入并將繼續(xù)深入家庭生活和個(gè)人生活。這一類機(jī)器人又可稱為家用機(jī)器人(或個(gè)人機(jī)器人、我的機(jī)器人等等),它們能夠代替人類做各種家務(wù)事,勝任多種個(gè)體服務(wù)作業(yè)。據(jù)預(yù)測,2011~2014年各類家用機(jī)器人(吸塵器機(jī)器人、割草機(jī)器人、擦窗機(jī)器人)將達(dá)到980萬臺(tái),價(jià)值43億美元。而娛樂休閑機(jī)器人(玩具機(jī)器人、寵物機(jī)器人、教育培訓(xùn)機(jī)器人、益智機(jī)器人)達(dá)到460萬臺(tái),價(jià)值11億美元。說到家用機(jī)器人,其實(shí)人們?cè)缇推诖龑⒑芏嗪芏嗉覄?wù)事交給它們?nèi)プ觥S腥舜致缘貧w納過,大約有三十類左右:打掃房間、刷碗、炊事、洗衣、陪伴、護(hù)理、按摩、導(dǎo)盲、下棋、游戲、兒童早教、感情慰藉
近年來,“智能家居”逐漸成為現(xiàn)代社區(qū)建設(shè)津津樂道的話題。不是有這樣的口號(hào)嗎:“科技改變生活,機(jī)器人改變生活,智能家居引領(lǐng)完美的家庭新生活”。如果說物聯(lián)網(wǎng)給家居帶來全新的理念,那么家用機(jī)器人就將擔(dān)當(dāng)起智能家居生活最重要的物理載體。網(wǎng)絡(luò)為主人提供傳遞遠(yuǎn)程操控指令信息的平臺(tái),而家用機(jī)器人的角色則是發(fā)揮自身高度的智慧、自主性、靈活性,執(zhí)行指令,實(shí)施和完成作業(yè)任務(wù)。這么聽起來,網(wǎng)絡(luò)加上家用機(jī)器人也許真的將徹底顛覆傳統(tǒng)家居的生活模式和習(xí)慣。
未來的智能家居究竟是什么模樣?讓我們大家發(fā)揮豐富的想象力來創(chuàng)造和描繪吧!
第二個(gè)關(guān)鍵詞——志愿者,即機(jī)器人,它是我們需要在“社區(qū)”這個(gè)平臺(tái)上展現(xiàn)的主角,是本屆創(chuàng)意表現(xiàn)的著落點(diǎn),也是創(chuàng)新的亮點(diǎn)。社區(qū)服務(wù)不限于少數(shù)人向其他人提供服務(wù),而是以社區(qū)全體居民參與為基礎(chǔ),自助與互助相結(jié)合的社會(huì)公益活動(dòng),所謂“志愿者”,指機(jī)器人樂意融入到社區(qū)的各項(xiàng)公益活動(dòng)中,恪盡職守,衷心為群眾提供各種服務(wù)。
服務(wù)機(jī)器人應(yīng)該具備三個(gè)根本屬性:具有腦、手、腿的個(gè)體;具有感知能力;具有作業(yè)功能。本屆比賽在初評(píng)階段將十分看重機(jī)器人的這三個(gè)基本屬性,同時(shí)也將它們限制在“社區(qū)服務(wù)”的大前提下。
注意,上面兩個(gè)關(guān)鍵詞是有主從關(guān)系的。社區(qū)只是展現(xiàn)機(jī)器人的舞臺(tái)。務(wù)必將創(chuàng)意的重點(diǎn)著落在機(jī)器人上。因此,不宜以社區(qū)為背景編造過多的故事或者情節(jié)(這樣做反而會(huì)稀釋機(jī)器人的創(chuàng)新點(diǎn)),要著力表現(xiàn)創(chuàng)意機(jī)器人的思想、內(nèi)涵,以及它所蘊(yùn)含的科學(xué)原理。
(2)選題范圍
“社區(qū)志愿者”的選題很寬泛,服務(wù)機(jī)器人可謂多姿多彩。改革開放以來,我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅速發(fā)展,社區(qū)居民群眾的生活水平得到大幅度提升,對(duì)物質(zhì)、文化、生活的需求日益呈現(xiàn)出多樣化、多層次的趨勢(shì),這給社區(qū)服務(wù)提出了新的要求。社區(qū)服務(wù)包括物質(zhì)文明和精神文明兩個(gè)層次。機(jī)器人的參與可以使社區(qū)成員享受更多的公共服務(wù)的機(jī)會(huì),從沉重的家務(wù)勞動(dòng)中解放出來, 騰出更多的閑暇時(shí)間,提高人們的生活質(zhì)量。通過參與本屆創(chuàng)意比賽,有益于培養(yǎng)學(xué)生們高尚的道德與服務(wù)社會(huì)的風(fēng)氣。在課題研究的選題階段,參賽隊(duì)?wèi)?yīng)該充分利用社區(qū)服務(wù)的多樣性,從中提煉服務(wù)機(jī)器人所要參與和滿足的獨(dú)特功能,查明它們的具體科學(xué)原理、機(jī)理、機(jī)制,歸納出機(jī)器人的創(chuàng)新點(diǎn)。家用機(jī)器人的創(chuàng)新點(diǎn)一定聚焦在機(jī)器人與社區(qū)服務(wù)的結(jié)合點(diǎn)上,在那里生長出新穎性。
在上面針對(duì)主題涵義的解讀中,我們已經(jīng)對(duì)社區(qū)服務(wù)所涵蓋的內(nèi)容做了介紹。
社區(qū)服務(wù)的機(jī)器人,可以按照功能劃分多個(gè)類別:交通、建筑、市政工程、醫(yī)療、消防、救援、導(dǎo)游導(dǎo)購、環(huán)境監(jiān)測等。以與民眾切身利益最密切的醫(yī)療福利機(jī)器人為例說明。它細(xì)分還有①檢查診斷機(jī)器人、②手術(shù)機(jī)器人、③護(hù)理康復(fù)、④假肢、⑤醫(yī)療教育等。前兩類機(jī)器人例如乳腺癌檢查診斷,腦外科、眼科、心臟微創(chuàng)手術(shù)等直接面對(duì)患者作業(yè),需要具有高智能、高靈活性、高精度才能替代一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)師,可以想象到開發(fā)難度非常大,因此,迄今為止,這一類機(jī)器人問世不多,達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人是其代表作。至于后三類機(jī)器人,除了基本功能外,還需要具有完善的人-機(jī)交互功能,或者說高度的便利性。
可以按照功能將家用機(jī)器人劃分成三代類別。再結(jié)合人們對(duì)它們的關(guān)注和依賴程度排序,依次是:老齡化服務(wù)、家務(wù)、娛樂機(jī)器人。用戶對(duì)家用機(jī)器人性能最迫切的三項(xiàng)要求是:方便、安全、低廉。
在充分理解比賽主題的基礎(chǔ)上,經(jīng)過課題研究,確定作品的制作方案后,就可以進(jìn)入課題的實(shí)施階段。一定要讓自己所遴選的項(xiàng)目研究主題和演示的內(nèi)容緊扣主題,貼合主題,在此前提下,圍繞自己最有心得的,或者最感興趣的機(jī)器人(或機(jī)器人系統(tǒng))作品形式抒發(fā)創(chuàng)意,表達(dá)創(chuàng)新。創(chuàng)新點(diǎn)不必貪多,突出一個(gè)或兩個(gè)深入研究,避免陷入把精力放在編排故事、構(gòu)造情節(jié)的誤區(qū)。
本屆比賽不提倡參賽隊(duì)一窩蜂地都集中在仿人機(jī)器人、舞蹈機(jī)器人、表演機(jī)器人上,提倡在創(chuàng)意比賽中發(fā)散思維。也不提倡同一個(gè)作品同時(shí)投送多個(gè)競賽項(xiàng)目。
3 比賽規(guī)則
3.1 分組
比賽按小學(xué)組、初中組、高中組分組別進(jìn)行。參賽隊(duì)?wèi)?yīng)該在賽前完成參賽作品的制作和搭建,屆時(shí)攜帶作品赴現(xiàn)場,比賽的內(nèi)容為展示、演示和評(píng)審。
每支參賽隊(duì)的參賽人數(shù)為不多于3名學(xué)生和1名教練員(教師或?qū)W生)。學(xué)生必須是截止到2013年6月底前仍然在校的學(xué)生。在現(xiàn)場布展階段學(xué)生隊(duì)員和教練員均可以入場工作,但是在封場評(píng)審階段教練員不得入場指導(dǎo)和參與問辯。
3.2 參賽作品的器材要求
參加本屆競賽的機(jī)器人作品,除不得選用污染環(huán)境、有害健康的器材外,原則上不限定參賽使用的器材。鼓勵(lì)小學(xué)組參賽作品盡量利用環(huán)保可再生材料、平時(shí)課外活動(dòng)的現(xiàn)成套材開展設(shè)計(jì)和搭建,力求節(jié)省成本,避免比賽的成人化傾向。提倡在初、高中組參賽作品中一定程度采用自制器材,且機(jī)器人的創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、搭建、編程應(yīng)由學(xué)生獨(dú)立或集體親身實(shí)踐和完成。
3.3 參賽機(jī)器人作品應(yīng)該體現(xiàn)六個(gè)要素
。1)符合創(chuàng)新比賽的主題,正確體現(xiàn)機(jī)器人的內(nèi)涵;
。2)在契合主題的前提下,機(jī)器人演示的完整性和創(chuàng)意的新穎性;
(3)科學(xué)性和一定的研究制作工作量;
。4)研制過程和作品成果均體現(xiàn)出學(xué)生的主體性;
。5)注重機(jī)器人的外觀設(shè)計(jì)、制作工藝、觀賞性;
(6)規(guī)范的申報(bào)材料。
3.4 機(jī)器人創(chuàng)意比賽程序
3.4.1申報(bào)
本屆創(chuàng)意比賽申報(bào)與往年有較大區(qū)別,將通過“中國青少年機(jī)器人教育在線網(wǎng)站http://robot.foshanbendi.com/”(以下簡稱網(wǎng)站)的平臺(tái),推行全程電子信息管理,實(shí)現(xiàn)申報(bào)和評(píng)審的無紙化。
機(jī)器人創(chuàng)意比賽參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在規(guī)定的截止日期,即2013年6月5日中午12點(diǎn)前通過“中國青少年機(jī)器人教育在線網(wǎng)站”在線提交申報(bào)資料,電子化申報(bào)材料的內(nèi)容包括:
(1)機(jī)器人創(chuàng)意比賽項(xiàng)目電子申報(bào)表1份;
。2)機(jī)器人創(chuàng)意比賽項(xiàng)目研制報(bào)告1份。該報(bào)告的文字與圖表(外觀圖、結(jié)構(gòu)圖、原理圖等)共計(jì)不超過5頁,另附作品彩色照片、但數(shù)量不超過5幅;
。3)機(jī)器人動(dòng)作演示的視頻資料1~3分鐘;
(4)項(xiàng)目研發(fā)所需材料清單一份;
(5)項(xiàng)目運(yùn)行的完整程序設(shè)計(jì)(程序設(shè)計(jì)可以使用圖形程序設(shè)計(jì)),使用的語言不限。
是否按時(shí)、完整、規(guī)范地提供上述材料,將作為申報(bào)作品資格審查與項(xiàng)目初評(píng)的重要依據(jù)。凡未達(dá)到合格要求者,將被視為初評(píng)不合格,而取消參加全國終評(píng)的資格。
3.4.2資格審查與初評(píng)
競賽組委會(huì)和專家委員會(huì)將根據(jù)申報(bào)資料對(duì)參賽作品進(jìn)行資格審查與初評(píng)。其結(jié)果定于2013年6月15日前在網(wǎng)站公示。通過資格審查與初評(píng)的作品才被允許進(jìn)入全國終評(píng)階段。
3.4.3現(xiàn)場布展
。1)獲得終評(píng)資格的參賽選手要為各自作品制作一塊120厘米(高)、90厘米(寬,一律豎用)的作品展示板,供展示使用;
。2)各參賽機(jī)器人作品的展臺(tái)面積不超過2平方米。
3.4.4機(jī)器人的組裝與調(diào)試
在正式展示和問辯前,組委會(huì)安排一定時(shí)間段供參賽隊(duì)布展、組裝和調(diào)試作品。
3.4.5終評(píng)
機(jī)器人創(chuàng)意比賽的終評(píng)包括作品展示、公眾對(duì)現(xiàn)場作品的評(píng)價(jià)和評(píng)審小組成員的現(xiàn)場問辯。評(píng)審小組由競賽組委會(huì)聘請(qǐng)國內(nèi)機(jī)器人學(xué)術(shù)界的資深專家組成。中國科技館專項(xiàng)獎(jiǎng)的作品選拔既可委托評(píng)審小組,也可由中國科技館另外組織專家評(píng)審。
(1)現(xiàn)場問辯
在終評(píng)階段,在指定時(shí)間段內(nèi),所有參賽選手應(yīng)在展臺(tái)旁待命,以便接受評(píng)審小組的現(xiàn)場問辯,F(xiàn)場問辯為封場評(píng)審,除參賽學(xué)生選手外,其他人(包括指導(dǎo)教師)等均不得進(jìn)入場區(qū)。選手有5分鐘的講解與演示時(shí)間,問辯時(shí)間通常為5~10分鐘;
。2)公眾評(píng)價(jià)
在參賽作品面向公眾的展示、演示的過程中,競賽組委會(huì)將隨機(jī)組織部分公眾對(duì)作品進(jìn)行民意測驗(yàn)。公眾評(píng)價(jià)對(duì)終評(píng)起參考作用。要求參賽作品全程展示,不得提前撤展。
終評(píng)在綜合初評(píng)、現(xiàn)場展示效果、公眾評(píng)價(jià)、問辯表現(xiàn)的基礎(chǔ)上,由評(píng)審小組依據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)(表1)集體評(píng)議做出,再經(jīng)評(píng)審組長同意后通過網(wǎng)絡(luò)上傳至競賽計(jì)分管理系統(tǒng)。一等獎(jiǎng)作品要附上評(píng)語。組委會(huì)將在閉幕式上發(fā)布終評(píng)結(jié)果,并在網(wǎng)站上公示。
4 機(jī)器人創(chuàng)意比賽作品的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
按照表1所示的六項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分。
表1 機(jī)器人創(chuàng)意比賽作品的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)
| 項(xiàng)目 | 細(xì)目 | 權(quán)重 |
作品評(píng) 分標(biāo)準(zhǔn) | 創(chuàng)意 | 新穎性、獨(dú)立性、特色,有一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)或多個(gè)創(chuàng)新點(diǎn) | 25% |
目標(biāo) | 1.目標(biāo)明確,契合主題,選題有新穎性 2.問題帶有社會(huì)性和典型性,解決方案有可行性 | 25% |
工作量和完整性 | 1. 作品申報(bào)的資料完整、按時(shí)、規(guī)范 2. 工作量.適當(dāng),由學(xué)生獨(dú)立或團(tuán)隊(duì)合作完成 | 15% |
設(shè)計(jì)制作 | 1.作品結(jié)構(gòu)合理巧妙,制作精良 | 15% |
操作 表達(dá) | 1.現(xiàn)場操作嫻熟、機(jī)器人演示過程完整 2.展板內(nèi)容簡明,版式富有創(chuàng)意,視覺效果好 3.陳述清晰,問辯回答正確,能反映對(duì)創(chuàng)意的深入理解 | 10% |
精神 團(tuán)隊(duì) | 1.團(tuán)隊(duì)分工明確,各司其職,團(tuán)結(jié)協(xié)作 2.項(xiàng)目成果由團(tuán)隊(duì)集體合作完成 | 10% |
中國科技館專項(xiàng)獎(jiǎng)的作品還應(yīng)注意展示性、互動(dòng)性。
5 獎(jiǎng)勵(lì)
按照高中、初中、小學(xué)的組別分別評(píng)出以下獎(jiǎng)項(xiàng)。
一等獎(jiǎng) ------- 20%,頒發(fā)金牌(和證書)
二等獎(jiǎng) ------- 30%,頒發(fā)銀牌(和證書)
三等獎(jiǎng) ------- 50%,頒發(fā)銅牌(和證書)
中國科技館專項(xiàng)獎(jiǎng) ------- 若干,賽后將受邀參加中國科技館短期公開展出,屆時(shí)主辦單位將頒發(fā)獲獎(jiǎng)證書。
6 其它
6.1關(guān)于比賽規(guī)則的任何修訂,將在中國青少年機(jī)器人教育在線網(wǎng)站http://robot.foshanbendi.com/上發(fā)布。
6.2 關(guān)于規(guī)則的問題可通過該網(wǎng)站的Q&A欄目答疑。
6.3 比賽期間,凡是規(guī)則中沒有說明的事項(xiàng)由裁判委員會(huì)決定。
6.4 第十二屆中國青少年機(jī)器人競賽裁判委員會(huì)對(duì)凡是規(guī)則中未說明事項(xiàng),以及有爭議事項(xiàng),均擁有最后解釋權(quán)和決定權(quán)。