第十三屆中國青少年機器人競賽機器人創(chuàng)意比賽主題與規(guī)則
1 關于機器人創(chuàng)意比賽
機器人創(chuàng)意比賽是基于每年一度的中國青少年機器人競賽的主題與規(guī)則,組織在校中小學生機器人愛好者,花費6個月左右的時間,在課題導師或教練員的指導下,在學校、家庭、校外機器人工作室或科技實驗室里,以個人或小組的方式,進行智能機器人的創(chuàng)意、設計、編程與制作,最后以具體的機器人創(chuàng)意作品的形式參加中國青少年機器人競賽組委會舉辦的機器人創(chuàng)意比賽活動。
機器人創(chuàng)意比賽對于培養(yǎng)學生學習與綜合運用機器人技術、電子信息技術、工程技術,激發(fā)創(chuàng)新思維潛能,提高綜合設計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”是一個擬人化的題目。從社會的角色看,題目的主人公是志愿者;從科學的屬性看,它們應該歸入機器人,更具體些,歸入服務機器人的范疇。追溯近代機器人的足跡,從上世紀五十年代算起, 大約也有半個多世紀了。起初,機器人主要活躍在產業(yè)領域,例如人們熟知的汽車、家電、工程機械、物流、農林業(yè)、石化等,稱之為產業(yè)機器人,是第一大板塊。到了世紀之交,服務機器人異軍突起,它們深入社會社區(qū)生活的各個方面,如清潔、清洗、保安、消防、救援、醫(yī)療、監(jiān)護、康復、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,從而成為機器人產業(yè)的后起之秀,第二大板塊。
服務機器人屬于一種半自主或全自主作業(yè)的機器人,完成為人類群體或個體服務的諸多功能,但是一般不參與和國民經濟產業(yè)部門有關的各種生產活動。在2007年第一期《科學美國人》上,比爾•蓋茨發(fā)表了一篇題為“家家都有機器人”的文章。他向世界預言:機器人是繼個人計算機之后的下一個熱門領域。機器人即將重復個人計算機是崛起之路,成為人們日常生活的一部分,徹底改變這個時代的生活方式。據國際機器人聯合會(IFR)的統計和預測,最近五年,全球服務機器人產量將以每年40%左右的速度遞增,2012年達到800億美元的市場。我們完全有理由憧憬,不久的將來,服務機器人將擔當社區(qū)服務志愿者的生力軍。因此,服務機器人正在成為并將繼續(xù)成為科學家研究的重要課題,是機器人學重要的一個分支。
本屆“機器人創(chuàng)意比賽”的主題選定“社區(qū)志愿者”,其主旨在促進我國青少年走進社區(qū),貼近生活,關心街坊鄰里的生存狀況,同時針對服務機器人這個熱門課題做初步的調研和了解,以便激發(fā)創(chuàng)新靈感,借助服務機器人之“筆”勾畫完美社區(qū)、幸福家庭新生活的藍圖,讓機器人更好地為人類服務。當然,研究的過程也是培育學生人文關懷的情操、體驗人-機器人的伙伴關系的過程。
2.2課題研究
。1)主題的涵義
有關“社區(qū)”的解釋是:社區(qū)指人們共同生活的一定區(qū)域。它由五個要素組成,分別是人口、地域、制度、政策和機構。如學校、公園、居委會都屬于社區(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)意主題重點涉及到服務功能和教育功能。
解讀“社區(qū)志愿者”這個題目,涉及到兩個關鍵詞,一是社區(qū)服務,二是志愿者(即機器人)。
第一個關鍵詞——社區(qū)服務。社區(qū)是志愿者(機器人)具體服務的平臺。社區(qū)服務就是一個社區(qū)為滿足成員物質生活與精神生活需要而進行的社會性福利服務活動。社區(qū)的概念是相當發(fā)散和開放的,這就為機器人創(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)是一個群體的概念、社會大生活的概念。一個城市由多個社區(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,涉及這個主題時,更多人會把目光投向與自己生活密切相關的小社區(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)是由一個一個的細胞——家庭組成的,實際上,服務機器人已經滲入并將繼續(xù)深入家庭生活和個人生活。這一類機器人又可稱為家用機器人(或個人機器人、我的機器人等等),它們能夠代替人類做各種家務事,勝任多種個體服務作業(yè)。據預測,2011~2014年各類家用機器人(吸塵器機器人、割草機器人、擦窗機器人)將達到980萬臺,價值43億美元。而娛樂休閑機器人(玩具機器人、寵物機器人、教育培訓機器人、益智機器人)達到460萬臺,價值11億美元。說到家用機器人,其實人們早就期待將很多很多家務事交給它們去做。有人粗略地歸納過,大約有三十類左右:打掃房間、刷碗、炊事、洗衣、陪伴、護理、按摩、導盲、下棋、游戲、兒童早教、感情慰藉
近年來,“智能家居”逐漸成為現代社區(qū)建設津津樂道的話題。不是有這樣的口號嗎:“科技改變生活,機器人改變生活,智能家居引領完美的家庭新生活”。如果說物聯網給家居帶來全新的理念,那么家用機器人就將擔當起智能家居生活最重要的物理載體。網絡為主人提供傳遞遠程操控指令信息的平臺,而家用機器人的角色則是發(fā)揮自身高度的智慧、自主性、靈活性,執(zhí)行指令,實施和完成作業(yè)任務。這么聽起來,網絡加上家用機器人也許真的將徹底顛覆傳統家居的生活模式和習慣。
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!
第二個關鍵詞——志愿者,即機器人,它是我們需要在“社區(qū)”這個平臺上展現的主角,是本屆創(chuàng)意表現的著落點,也是創(chuàng)新的亮點。社區(qū)服務不限于少數人向其他人提供服務,而是以社區(qū)全體居民參與為基礎,自助與互助相結合的社會公益活動,所謂“志愿者”,指機器人樂意融入到社區(qū)的各項公益活動中,恪盡職守,衷心為群眾提供各種服務。
服務機器人應該具備三個根本屬性:具有腦、手、腿的個體;具有感知能力;具有作業(yè)功能。本屆比賽在初評階段將十分看重機器人的這三個基本屬性,同時也將它們限制在“社區(qū)服務”的大前提下。
注意,上面兩個關鍵詞是有主從關系的。社區(qū)只是展現機器人的舞臺。務必將創(chuàng)意的重點著落在機器人上。因此,不宜以社區(qū)為背景編造過多的故事或者情節(jié)(這樣做反而會稀釋機器人的創(chuàng)新點),要著力表現創(chuàng)意機器人的思想、內涵,以及它所蘊含的科學原理。
(2)選題范圍
“社區(qū)志愿者”的選題很寬泛,服務機器人可謂多姿多彩。改革開放以來,我國經濟社會迅速發(fā)展,社區(qū)居民群眾的生活水平得到大幅度提升,對物質、文化、生活的需求日益呈現出多樣化、多層次的趨勢,這給社區(qū)服務提出了新的要求。社區(qū)服務包括物質文明和精神文明兩個層次。機器人的參與可以使社區(qū)成員享受更多的公共服務的機會,從沉重的家務勞動中解放出來, 騰出更多的閑暇時間,提高人們的生活質量。通過參與本屆創(chuàng)意比賽,有益于培養(yǎng)學生們高尚的道德與服務社會的風氣。在課題研究的選題階段,參賽隊應該充分利用社區(qū)服務的多樣性,從中提煉服務機器人所要參與和滿足的獨特功能,查明它們的具體科學原理、機理、機制,歸納出機器人的創(chuàng)新點。家用機器人的創(chuàng)新點一定聚焦在機器人與社區(qū)服務的結合點上,在那里生長出新穎性。
在上面針對主題涵義的解讀中,我們已經對社區(qū)服務所涵蓋的內容做了介紹。
社區(qū)服務的機器人,可以按照功能劃分多個類別:交通、建筑、市政工程、醫(yī)療、消防、救援、導游導購、環(huán)境監(jiān)測等。以與民眾切身利益最密切的醫(yī)療福利機器人為例說明。它細分還有①檢查診斷機器人、②手術機器人、③護理康復、④假肢、⑤醫(yī)療教育等。前兩類機器人例如乳腺癌檢查診斷,腦外科、眼科、心臟微創(chuàng)手術等直接面對患者作業(yè),需要具有高智能、高靈活性、高精度才能替代一個有經驗的醫(yī)師,可以想象到開發(fā)難度非常大,因此,迄今為止,這一類機器人問世不多,達芬奇手術機器人是其代表作。至于后三類機器人,除了基本功能外,還需要具有完善的人-機交互功能,或者說高度的便利性。
可以按照功能將家用機器人劃分成三代類別。再結合人們對它們的關注和依賴程度排序,依次是:老齡化服務、家務、娛樂機器人。用戶對家用機器人性能最迫切的三項要求是:方便、安全、低廉。
在充分理解比賽主題的基礎上,經過課題研究,確定作品的制作方案后,就可以進入課題的實施階段。一定要讓自己所遴選的項目研究主題和演示的內容緊扣主題,貼合主題,在此前提下,圍繞自己最有心得的,或者最感興趣的機器人(或機器人系統)作品形式抒發(fā)創(chuàng)意,表達創(chuàng)新。創(chuàng)新點不必貪多,突出一個或兩個深入研究,避免陷入把精力放在編排故事、構造情節(jié)的誤區(qū)。
本屆比賽不提倡參賽隊一窩蜂地都集中在仿人機器人、舞蹈機器人、表演機器人上,提倡在創(chuàng)意比賽中發(fā)散思維。也不提倡同一個作品同時投送多個競賽項目。
3 比賽規(guī)則
3.1 分組
比賽按小學組、初中組、高中組分組別進行。參賽隊應該在賽前完成參賽作品的制作和搭建,屆時攜帶作品赴現場,比賽的內容為展示、演示和評審。
每支參賽隊的參賽人數為不多于3名學生和1名教練員(教師或學生)。學生必須是截止到2013年6月底前仍然在校的學生。在現場布展階段學生隊員和教練員均可以入場工作,但是在封場評審階段教練員不得入場指導和參與問辯。
3.2 參賽作品的器材要求
參加本屆競賽的機器人作品,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。鼓勵小學組參賽作品盡量利用環(huán)?稍偕牧稀⑵綍r課外活動的現成套材開展設計和搭建,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,且機器人的創(chuàng)意、設計、搭建、編程應由學生獨立或集體親身實踐和完成。
3.3 參賽機器人作品應該體現六個要素
。1)符合創(chuàng)新比賽的主題,正確體現機器人的內涵;
。2)在契合主題的前提下,機器人演示的完整性和創(chuàng)意的新穎性;
(3)科學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出學生的主體性;
。5)注重機器人的外觀設計、制作工藝、觀賞性;
。6)規(guī)范的申報材料。
3.4 機器人創(chuàng)意比賽程序
3.4.1申報
本屆創(chuàng)意比賽申報與往年有較大區(qū)別,將通過“中國青少年機器人教育在線網站http://robot.foshanbendi.com/”(以下簡稱網站)的平臺,推行全程電子信息管理,實現申報和評審的無紙化。
機器人創(chuàng)意比賽參賽隊應在規(guī)定的截止日期,即2013年6月5日中午12點前通過“中國青少年機器人教育在線網站”在線提交申報資料,電子化申報材料的內容包括:
。1)機器人創(chuàng)意比賽項目電子申報表1份;
。2)機器人創(chuàng)意比賽項目研制報告1份。該報告的文字與圖表(外觀圖、結構圖、原理圖等)共計不超過5頁,另附作品彩色照片、但數量不超過5幅;
。3)機器人動作演示的視頻資料1~3分鐘;
(4)項目研發(fā)所需材料清單一份;
。5)項目運行的完整程序設計(程序設計可以使用圖形程序設計),使用的語言不限。
是否按時、完整、規(guī)范地提供上述材料,將作為申報作品資格審查與項目初評的重要依據。凡未達到合格要求者,將被視為初評不合格,而取消參加全國終評的資格。
3.4.2資格審查與初評
競賽組委會和專家委員會將根據申報資料對參賽作品進行資格審查與初評。其結果定于2013年6月15日前在網站公示。通過資格審查與初評的作品才被允許進入全國終評階段。
3.4.3現場布展
。1)獲得終評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)各參賽機器人作品的展臺面積不超過2平方米。
3.4.4機器人的組裝與調試
在正式展示和問辯前,組委會安排一定時間段供參賽隊布展、組裝和調試作品。
3.4.5終評
機器人創(chuàng)意比賽的終評包括作品展示、公眾對現場作品的評價和評審小組成員的現場問辯。評審小組由競賽組委會聘請國內機器人學術界的資深專家組成。中國科技館專項獎的作品選拔既可委托評審小組,也可由中國科技館另外組織專家評審。
。1)現場問辯
在終評階段,在指定時間段內,所有參賽選手應在展臺旁待命,以便接受評審小組的現場問辯。現場問辯為封場評審,除參賽學生選手外,其他人(包括指導教師)等均不得進入場區(qū)。選手有5分鐘的講解與演示時間,問辯時間通常為5~10分鐘;
(2)公眾評價
在參賽作品面向公眾的展示、演示的過程中,競賽組委會將隨機組織部分公眾對作品進行民意測驗。公眾評價對終評起參考作用。要求參賽作品全程展示,不得提前撤展。
終評在綜合初評、現場展示效果、公眾評價、問辯表現的基礎上,由評審小組依據評分標準(表1)集體評議做出,再經評審組長同意后通過網絡上傳至競賽計分管理系統。一等獎作品要附上評語。組委會將在閉幕式上發(fā)布終評結果,并在網站上公示。
4 機器人創(chuàng)意比賽作品的評分標準
按照表1所示的六項標準評分。
表1 機器人創(chuàng)意比賽作品的評分標準
| 項目 | 細目 | 權重 |
作品評 分標準 | 創(chuàng)意 | 新穎性、獨立性、特色,有一個創(chuàng)新點或多個創(chuàng)新點 | 25% |
目標 | 1.目標明確,契合主題,選題有新穎性 2.問題帶有社會性和典型性,解決方案有可行性 | 25% |
工作量和完整性 | 1. 作品申報的資料完整、按時、規(guī)范 2. 工作量.適當,由學生獨立或團隊合作完成 | 15% |
設計制作 | 1.作品結構合理巧妙,制作精良 | 15% |
操作 表達 | 1.現場操作嫻熟、機器人演示過程完整 2.展板內容簡明,版式富有創(chuàng)意,視覺效果好 3.陳述清晰,問辯回答正確,能反映對創(chuàng)意的深入理解 | 10% |
精神 團隊 | 1.團隊分工明確,各司其職,團結協作 2.項目成果由團隊集體合作完成 | 10% |
中國科技館專項獎的作品還應注意展示性、互動性。
5 獎勵
按照高中、初中、小學的組別分別評出以下獎項。
一等獎 ------- 20%,頒發(fā)金牌(和證書)
二等獎 ------- 30%,頒發(fā)銀牌(和證書)
三等獎 ------- 50%,頒發(fā)銅牌(和證書)
中國科技館專項獎 ------- 若干,賽后將受邀參加中國科技館短期公開展出,屆時主辦單位將頒發(fā)獲獎證書。
6 其它
6.1關于比賽規(guī)則的任何修訂,將在中國青少年機器人教育在線網站http://robot.foshanbendi.com/上發(fā)布。
6.2 關于規(guī)則的問題可通過該網站的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由裁判委員會決定。
6.4 第十二屆中國青少年機器人競賽裁判委員會對凡是規(guī)則中未說明事項,以及有爭議事項,均擁有最后解釋權和決定權。