人工智能“优创未来”小学组
1 人工智能知识与技能
“优创未来”小学项目综合AI应用：
Ø 自然语言识别：通过自然语言识别技术，学生可以通过语音指令控制AI机器人。在活动场地中，有部分关卡需要AI机器人进行语音播报和语音交互，完成任务。
Ø 运动控制：运动控制是自动化的一个分支，包含路径规划与机械结构控制。 车辆根据车载红外线获取场地信息进行决策，自动调整车轮的方向和速率，保证车辆跟随路线前行。车辆通过车载伺服舵机驱动机械结构，调整机械结构角度，完成各种复杂任务。
2 主题简介
在新基建的推动下，我国的智慧城市建设正迎来新的发展阶段。智慧社区已经成为新型智慧城市建设过程中重要的建设单元之一，同时，智慧社区也是一个容易让居民有更多的获得感、体验感的场景，是未来城市的高级形态。
智能化浪潮下，如何用产品和科技去为用户创造价值，是智慧社区运营的关键所在。但要凸显价值并不简单。智慧社区的建设，要能够匹配居民对社区健康、舒适的追求；能够迅速统筹、感知用户需求，知冷知热，成为居住者生活中的得力助手；让人在工作、学习之余，有着不一样的生活体验。
本届人工智能项目活动小学组项目主题为“智慧社区”。
居民期望通过智慧社区解决所有生活问题，包括社区安防、社区慈善、社区公共设备开设、社区交通、垃圾处理、智能充电等，将自己与邻里紧密联系一起，提高社区文化，加强居民们邻里之间的感情，使得社区生活更加温暖和谐。
每支队伍应由2名队员（队员为小学四~六年级在校学生）和1名指导教师组成。设计制作一辆AI机器人完成比赛。
比赛场地示意图
4.1.1 场地图纸材质
比赛场地图纸材质为PP裱地板膜。
4.1.2 比赛场地尺寸
比赛场地尺寸为：长240cm，宽150cm。
4.1.3 启动区域
标记为“START”且含有黑色的色块正方形区域为启动区域。
启动区示意图
4.1.4 复活区域
场地上共有2个复活区域，在场地无标记，下图中红色区域即为复活区域。比赛开始时为锁定状态，AI机器人经过一个复活区域，即解锁此复活区域。
复活区示意图
4.1.5 终点区域
“自主充电”任务区域为终点区域。
终点区域示意图
4.1.6 道路线说明
场地上印有黑色实线的道路线，道路宽度15cm，黑色道路轨迹线线宽2.8cm。
道路线示意图
场地道具摆放示意图
场地任务道具设置见附件《小学组场地设置》。赛场实际场地道具摆放位置会有一定误差，参赛队伍不要过分依赖自行训练时的场地模型位置，应以赛场现场为准。
4.2.1 路闸道具
路闸：可伸缩抬起的机械结构，无电子元器件。路闸初始状态为伸展状态。
初始状态—伸展
4.2.2 升降台道具
升降台：可升降的机械结构，无电子元器件。升降台初始状态为压缩状态。
初始状态—压缩
4.2.3 垃圾回收箱道具
垃圾回收箱：由可打开的机械结构与红外传感器组成。垃圾回收箱初始状态为闭合状态。
初始状态—闭合
4.2.4 生活垃圾道具
生活垃圾：由积木零件组成，无电子元器件。生活垃圾初始状态为深蓝色面朝上。
初始状态—深蓝色面朝上
4.2.5 路障道具
路障：由积木零件组成。
初始状态—竖立
4.2.6 小U机器人道具
小U机器人：由触碰传感器、LED灯与积木零件组成。小U的初始状态为亮红色灯。
初始状态—LED灯为红色状态
4.2.7 通信基站道具
通信基站：由可伸缩、打开的机械结构组成，无电子元器件。通信基站初始状态为锁定状态。
初始状态—锁定状态
4.2.8 高塔道具
高塔：由环状积木与塔状积木结构组成，无电子元器件。高塔初始状态为环状积木静止悬挂至塔状积木前段。
初始状态—静止悬挂状态
4.2.9 快递站及包裹道具
快递站：由方形积木与阶梯积木结构组成，无电子元器件。快递站初始状态为方形积木静止摆放至阶梯积木前。
初始状态—静止摆放状态
4.2.10 无线充电桩道具
无线充电桩：由可转动机械结构与红外传感器组成。充电桩初始状态为X面朝上，垂直于红外传感器。
初始状态—X面朝上
4.2.11 儿童道具
儿童：由积木结构件组成，无电子元器件。比赛中儿童道具数量为2个，儿童正面朝向道路摆放在指定位置。
初始状态—儿童摆放
每轮比赛总时长为 180秒（3分钟）。
任务分为固定任务、关联任务和随机任务，AI机器人可自由选择需要执行的任务顺序，但执行随机任务之前必须要先完成关联任务，否则随机任务不得分。
计时结束，根据所有任务完成情况计算比赛总得分。
4.3.1 每轮比赛最终得分统计
提醒孩童、自主充电、小U机器人任务为实时计分，其余任务以比赛结束时的最终状态决定是否得分。
4.3.2 固定任务描述
固定任务不限制完成顺序，参赛队伍可根据各自策略自行选择任务与路线，“自主充电”任务为比赛的最后一个任务，完成此任务意味着比赛结束，计时停止。 若比赛结束后AI机器人仍在运动，运动中完成的任务不计算得分。
Ø 进入居住区
任务说明：进入居住区之前，需要通过门禁进行安全验证，AI机器人须打开门禁，才可进入居住区。
任务位置：任务点位于地图左下角拐弯处，具体位置如下图所示：
“进入居住区”任务点位置
要求：AI机器人到达路闸位置，将伸出的挡杆完全推入路闸，并翻转路闸打开居住区门禁。
左图黄色插销为起始位置，左图红色插销（含重合）及左后方
区域为得分位置
得分位置：挡杆与路闸底座黄色竖块接触（红色框线位置）
Ø 高空物资配送
任务说明：居住区内生活着一些腿脚不便的老人，AI机器人巡检时升起升降机构，为腿脚不便的老人运送生活物资。
任务位置：任务点位于地图中部区域，具体位置如下图所示：
“高空物资配送”任务点位置
要求：AI机器人到达升降台位置，使用车载机械结构将升降台升至指定位置，完成运送物资任务。
起始位置：升降台与底座红色零件完全接触
得分区域：升降台红色L型指针升至背板上部黄色竖梁所处水平位置
Ø 生活垃圾回收
任务说明：每天我们的“智慧社区”都会产生生活垃圾，AI机器人在巡检时可帮助垃圾车进行生活垃圾回收，回收后的生活垃圾投放至指定垃圾回收处，节省人力。
任务位置：任务点位于地图左上角，具体位置如下图所示：
“生活垃圾回收”任务——垃圾回收箱位置
“生活垃圾回收”任务——生活垃圾位置
要求：AI机器人回收生活垃圾，并把回收的生活垃圾投放入垃圾回收箱。
Ø 路障清理
任务说明：“智慧社区”内有一处进行雨污分流改造施工时留下的路障，AI机器人在巡检过程中须要清理摆放在道路中央的路障，恢复道路畅通。
任务位置：任务点位于地图左上侧，具体位置如下图所示：
“障碍物清理”任务——障碍物摆放位置
“障碍物清理”任务——障碍物移除位置
要求：AI机器人将路障由摆放位置移动至移除位置。
图例说明——得分
Ø 高塔异物清除
任务说明：孩童在“智慧社区”内游乐区玩耍时，意外导致风筝被风吹走挂在了高塔上，AI机器人在巡检时发现高塔上有悬挂的风筝，通过自身的机械装置取下风筝，保障社区安全。
任务点位于地图中部区域，具体位置如下图所示：
“高塔异物清除”任务点位置
要求：AI机器人到达“高塔异物清除”任务点，通过车载机械结构取下悬挂在支架上的环形积木，环形积木须完全脱离支架。
“高塔异物清除”任务——环形积木离开支架状态
Ø 提醒孩童
任务说明：“智慧社区”内有专为儿童设计的游乐区，每天放学后都有孩子在游乐区玩耍而忘记回家，AI机器人巡检到达儿童游玩区时，通过语音提醒玩耍孩童注意安全。
任务位置：任务点位于地图上部，具体位置如下图所示。儿童模型摆放位置在比赛现场由裁判在A、B、C三个位置内随机抽取两个，此处没有黑色寻迹线。
“提醒孩童”任务点位置
要求：AI机器人到达游玩区，停在儿童前方白色赛道的对应区域提醒他们注意安全（使用TTS技术进行语音播报）。每一次播报时，AI机器人须完全处于“ABC“相对应的三个白色赛道分区中的其中一个。
“提醒孩童”任务—任务播报位置
Ø 自主充电
任务说明：AI机器人结束当天的巡检工作，语音汇报完成工作之后，自行进入充电区充电，准备下一次的例行巡检。
任务位置：任务点位于地图最右侧，如下图所示。在完成此任务时，可在框选示意的任务位置内活动，不视为脱线。
“自主充电”任务点位置
要求：AI机器人到达充电桩前路口停车，使用TTS技术进行语音播报：“今天的例行检查已完成，我将进行充电。”播报完成后再停进充电区，并触发正确的充电标志。
得分状态—触发充电成功标志
4.3.3 关联任务描述
Ø 小U 机器人
任务说明：小U机器人作为“智慧社区”的AI智能管家，在AI智能机器人进行例行巡检过程中，可根据突发情况派遣一些紧急的任务。
任务位置：具体位置如下图所示：
“小U机器人”任务——位置
要求：AI机器人到达指定位置，按压触碰传感器，将小U机器人上的红灯切换至绿灯，并触发小U机器人的派遣功能。AI机器人须自动播报“是否有紧急任务须处理“，此时选手可向AI机器人发出由裁判指定的随机任务内容（如”包裹整理”或“通信基站启用”），AI机器人接收到选手的语音指令后执行对应的随机任务。
“小U机器人”任务——绿灯状态
4.3.4 随机任务描述
随机任务有两个：“包裹整理”和“通信基站启用”。
在完成关联任务之后，根据关联任务中的指令内容，进行对应的随机任务，如关联任务未完成，随机任务不得分。
在比赛现场由裁判从两个随机任务中抽取一个作为此轮的随机任务，两轮比赛抽取的随机任务可能不同。
Ø 包裹整理
任务说明：小区快递站包裹堆积，其中有一个重型包裹难以搬运，快递站通过小U机器人向巡检AI机器人提出帮助请求，AI机器人收到帮助请求后前往快递站整理重型包裹。
“包裹整理”任务点位置
要求：AI机器人须抓取重型包裹，并摆放至货架上（货物的摆放状态不作要求）如果将重型包裹摆放至货架二层，可获得额外得分。
“包裹整理”任务—包裹位于货架一层状态
“包裹整理”任务—包裹位于货架二层状态
Ø 通信基站启用
任务说明：5G时代来临，“智慧社区”在当前4G信号全面覆盖的基础上，准备启用全新的5G信号塔，在启用过程中安装工人通过小U机器人向巡检AI机器人提出帮助请求，AI机器人收到帮助请求后前往通信基站处帮忙启用5G通信基站。
任务位置：任务点位于地图右下区域，具体位置如下图所示：
“通信基站启用”任务点位置
要求：AI机器人到达通信基站位置，解锁安全锁定装置并伸展前方信号天线至指定位置。
“通信基站启用”任务①安全锁定装置解除状态
“通信基站启用”任务②伸展信号天线，得分位置为红色框选区域
（红色插销及上方区域）
4.3.5 任务流程图
以下为建议赛事流程，赛事具体时间及流程安排以各省市实际安排和通知为准。
比赛共进行2轮，每轮比赛的时间为180秒。第一轮比赛调试准备时间为90分钟，调试完毕后开始第一轮比赛；第一轮比赛结束后再给予30分钟的二次调试时间，调试完毕后开始第二轮比赛。
参赛队伍赛前需在规定时间内进行报到、进行检录，检录要求见“6.1 技术规则”。检录通过的队伍将被记录赛前检录通过状态，进入调试区。检录不通过的可进行现场调整，若在规定时间内，仍未通过报到检录，则该队失去比赛资格。
队员进入调试区后，裁判进行抽签，使用赛项任务设置表公布本场次比赛的现场任务及儿童位置内容（随机任务不在比赛开始前公布），本场次所有队伍的任务相同。比赛前，将根据现场情况统一安排一定调试时间。，各队根据任务内容进行结构调整和程序编写，测试程序时可使用正式比赛场地。
调试时间结束后，上交AI机器人进行赛前检录，检录要求和报到检录一致，检录通过后参赛设备须放置于检录台，等待比赛开始。检录不通过的可进行现场调整，调整时间为2分钟，若在2分钟之内未调整完毕，比赛开始前仍未通过检录，则该队失去比赛资格。
准备上场时，队员在工作人员的指引下进入比赛区，来到本队的赛场旁，做好AI机器人启动前的准备工作。完成准备工作后，队员应向裁判示意可以开始比赛。
比赛计时停止后，不得与场上的AI机器人或任何物品接触，否则本轮比赛成绩清零。
队长确认计分表上本队的成绩，如有疑议，可向裁判寻求解释或进行申诉。如无疑议，经裁判允许携带AI机器人离开赛台。
选手或AI机器人若不符合以下条件，则不允许进行比赛。
6.1.1 AI机器人初始长宽高尺寸不得超过 250*250*250mm（长×宽×高）。
6.1.2 控制器：单轮比赛中，不允许更换控制器。每台AI机器人只允许使用单个控制器，控制器须有塑料外壳保护，电路板不能裸露在外侧，电池须包含在控制器内部。为保证竞赛中的公平性，控制器须集成语音识别模块。
6.1.3 AI机器人须使用电机或者舵机进行驱动，两者须使用串行总线式控制方式。
6.1.4 每台AI机器人不限制传感器数量。
6.1.5 AI机器人必须使用塑料材质的拼插式结构，不得使用扎带、螺钉、铆钉、胶水、透明胶带等辅助连接材料（用于固定电线的除外）。
6.1.6 队员禁止携带手机、对讲机等具有通信功能的设备进入场地。
6.2.1 启动规范
比赛即将开始时，车身垂直投影须完全在启动区域内，选手可在裁判宣布开始之前打开AI机器人的电源。裁判确认队伍已准备好以后，将发出“3、2、1，开始”的倒计时启动口令。听到“开始”命令的第一个字起，AI机器人可以启动。如果抢跑，会受到黄牌处罚。
6.2.2 申请维修
参赛队员可以向裁判申请维修，申请一旦发出不予撤回，得到裁判同意后，选手将机器人拿出场地，维修结束后，选手须放回初始基地或解锁的复活区域，继续比赛，在此过程中，比赛时间不会暂停。
AI机器人在初始基地时，车身任意部分的垂直投影不可超出此正方形区域；AI机器人在解锁的复活区域时，车身的垂直投影须完全覆盖复活区域的交叉点，AI机器人方向不限。
场上道具均不重置。若机器人携带了场地道具，须交给裁判，裁判将道具放至初始位置。
每个队伍申请维修次数不限，但申请维修次数对应额外的得分。
6.2.3 机器人运行
AI机器人在运行过程中，必须保持完全自主运行，不得通过遥控等方式进行控制，一旦发现则直接取消比赛资格。
6.2.4 提前结束计时
AI机器人完成“自主充电”任务（充电成功标志为九十度竖立），停止计时。若在240秒倒计时结束前，选手经判断不需继续完成后续任务时，可向裁判申请提前结束（举手并口述“申请提前结束“），参赛队伍可获得已有分数作为本轮成绩，任务用时按实际停止时间记录。
6.2.5 场地设施
AI机器人损坏场地模型设施，场地模型设施不进行复原。
6.2.6 禁止新增零件
在一轮比赛当中，不得为AI机器人新增任何零件，否则取消队伍本轮成绩。
6.3.1 参赛选手应以积极的心态面对比赛，自主地处理在比赛中遇到的所有问题，自尊、自重，友善地对待队友、对手、志愿者、裁判和所有为比赛付出辛劳的人，努力把自己培养成为有健全人格和健康心理的人。
6.3.2 参赛队伍需遵循赛事精神，不得做出争吵或辱骂他人、发生肢体冲突、盗窃、破坏其他队伍机器人或其他物品、不遵守比赛场馆行为准则等不文明行为，否则取消比赛资格。
6.3.3 AI机器人不得播报不当内容，不当内容包括但不限于反动言论、不文明言论等，否则取消比赛资格。
6.3.4 参赛队伍需具备安全意识，不得做出威胁己方队伍及其他人员安全的行为， 包含但不仅限于违规使用排插、使用明火、携带不安全物品进入比赛场馆等行为，否则取消比赛资格。
6.3.5 在单轮比赛中，若某参赛队伍中的某位队友因迟到等原因未能在比赛规定时间内到达比赛场地，缺席一方的队友向裁判报备后可继续比赛。
6.3.6 参赛选手在上场后未经裁判允许，不可离开赛场区域，且不得影响场地道具及AI机器人，否则判罚黄牌，情节严重取消该队伍本轮比赛成绩。
6.3.7 参赛队伍需在比赛开始前至少 5 分钟到达对应比赛场地，如果比赛正式开始后仍未到场，取消该队伍本轮比赛成绩。
6.3.8 在比赛进行中，队伍指导老师及随队人员不得进入比赛场地，不得在场外以任何形式干扰场上比赛，若出现指导老师及随队人员指导队伍比赛、干扰其他队伍比赛等行为，裁判有权做出取消比赛资格等判罚；若参赛选手在未经裁判允许的情况下私自与指导老师或随队人员联系，将被取消比赛资格。
6.3.9 顶撞辱骂裁判、对裁判进行人格侮辱将被取消比赛资格。
6.3.10 参赛选手的年龄需符合参赛要求，若有不符合要求者，一经发现或被举报，验证属实后，将被取消比赛资格。
6.4.1 每轮活动结束后，按实际情况计算本轮得分，每张黄牌扣10分。两轮活动结束后，取两轮活动的最高分作为最终成绩。
6.4.2 每个组按最终成绩排名，最终得分高的排名靠前。如果出现得分相同的情况，按如下顺序决定先后：
Ø 申请维修次数少的队伍排名在前；
Ø 用时少的队伍排名在前；
Ø 完成任务数量多的队伍排名在前。
6.5.1 重赛：主要原因可能是现场工作人员、计时系统、现场控制或场地本身等原因， 或由于不可抗力导致比赛中断，经核实与商议后，由裁判长决定是否重赛。由于参赛队员的操作失误或电池电量不足造成的比赛中断甚至终止，都不会进行重赛。
主办方会在比赛时提供一个尽量稳定可靠的无线网络，现场所有参赛队伍可以选择连接主办方提供的无线网络。
6.5.2 弃赛：参赛队员应具有积极备赛的竞赛精神，如因自身原因或不可抗力因素未能参加当场场次的比赛，须在规定报到时间前告知组委会。
6.6.1 比赛结束后，如果参赛选手对比赛成绩有异议，当局裁判必要的解释无效后，裁判可在计分表备注栏上描述争议点所在，然后参赛选手到裁判长处进行登记说明， 此阶段比赛结束后，组委会会对申诉进行反馈。
6.6.2 申诉要求：队伍申诉应按照规定的流程，在相应场次比赛结束后（以计分表上记录的比赛结束时间为准）的 10 分钟内提出，未能在赛后 10 分钟内到裁判长处提交的申诉，将被视为无效申诉且不予受理。
6.6.3 组委会不接受指导老师或随队人员的申诉。组委会有权在回避指导老师、随队人员的环境下和申诉选手进行沟通。
6.6.4 由于视频及图片拍摄角度等问题，在处理申述过程中，组委会不会参考任何人提供的比赛视频及图片。
任务 | 描述 | 分值 | 得分 |
进入居住区 | 挡杆在得分位置。 | 10 | |
将挡杆翻转至得分位置。 | 10 | ||
路障清理 | 障碍物部分或完全进入指定区域线框内，压线视为有效。 | 10 | |
高塔异物清除 | 使环形积木完全离开支架。 | 10 | |
生活垃圾回收 | 生活垃圾完全离开初始区域。 | 10 | |
生活垃圾在垃圾回收箱内。 | 10 | ||
高空物资配送 | 将升降台由初始位置升至得分区域。 | 25 | |
提醒孩童 | 机器人完全进入指定地点进行语音播报，共2名儿童。 | 5 | |
5 | |||
小U机器人 | 小U的红灯切换至绿灯。 | 10 | |
AI机器人进行语音询问。 | 10 | ||
语音识别成功，到达任务位置。 | 5 | ||
通信基站启用 | 安全锁定装置上的‘两颗白色双向零件‘移出‘信号天线的四颗黄色插销’的垂直投影。 | 10 | |
伸展信号天线，安全锁定装置黑色十字轴升至得分区域。 | 10 | ||
包裹整理 | 重型包裹位于货架上。 | 10 | |
重型包裹位于货架二层。 | 10 | ||
自主充电 | 机器人在路口停下，成功完成语音播报。 | 10 | |
充电标志对勾朝上。 | 10 | ||
申请维修 | 0次20分，1次10分，2次5分，3次3分，其余不得分 | 20 | |
黄牌 | 每次扣10分，扣到0分为止 | -10 | |
总分 | 200分 | ||
用时 | 240秒 | ||
最终成绩 | |||
主裁判：＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 参赛队长：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
随机任务 | 通信基站启用□ | 包裹整理□ | ||
提醒儿童 | A□ | B□ | C□ | |
现场任务 | ||||
主裁判：＿＿＿＿＿＿＿＿ 副裁判：＿＿＿＿＿＿＿＿＿
