最新公告
关于举办第四届中国高校智能机器人创意大赛的通知
（1号通知）
中国高校智能机器人创意大赛是一项有广泛影响的全国性的学科竞赛。2017年首届中国高校智能机器人创意大赛由中国高等教育学会、教育部工程图学课程教学指导委员会、中国高校智能机器人创意大赛组委会共同主办，浙江大学机器人研究院、中国高等教育学会工程教育专业委员会承办，决赛由浙江省余姚市人民政府承办。之后该大赛每年举办一次，至今已经连续举办3届，大赛以“更好、更快、更强”为主题，既培养学生提问题的能力，也培养学生解决问题的能力，高校参与该竞赛的积极高、参与面广，本竞赛已列入中国高等教育学会发布的《2020年全国普通高校学科竞赛排行榜》。
为进一步推进高校学生创新意识和创造能力培养，激励广大学生踊跃参加课外科技实践，有效推动新工科人才培养，经中国高校智能机器人创意大赛组委会研究，决定启动第四届中国高校智能机器人创意大赛工作。现将有关事项通知如下：
一、竞赛组织机构
1.指导单位
中国高等教育学会
2.主办单位
中国高校智能机器人创意大赛组委会
3.承办单位
浙江省余姚市人民政府
浙江大学机器人研究院
4.协办单位
北京博创尚和科技有限公司
北京探索者创新技术服务有限公司
宁波元森教育科技有限公司
北京中教仪人工智能科技有限公司
深圳市越疆科技有限公司
杭州云深处科技有限公司
大赛设立组织委员会负责大赛的组织实施；设立专家委员会和裁判委员会负责大赛的评审工作；设立仲裁委员会负责比赛过程的监督和异议处理。
二、大赛主题
第四届中国高校智能机器人创意大赛设三个主题和一个邀请赛。
主题一（创意设计）：家用智能机器人——让生活更美好
服务于未来生活的智能型服务机器人创意设计：智能机器人的用途为家务劳动机器人、娱乐、情感交流、陪伴、个人卫生、家庭管家、安全与防护等家用服务智能机器人。
本次竞赛的智能机器人限定为人们居家生活（家庭）环境条件下使用，且符合上述用途范围的智能机器人，所有参加决赛的作品必须与本届大赛的主题和内容相符，与主题及限定范围不符的作品不予评奖。
作品形式：1）以文字、图片、动画等形式展示作品的创意设计；2）以实物模型或原理样机的形式展示作品的创意设计。模型或样机可自行加工制作，也可采用北京探索者创新技术服务有限公司的探索者模块化机器人创新平台、深圳市越疆科技有限公司模块化产品进行实物模型的搭建。
参赛队可以自行选择用文字图片（视频）或实物模型来展示创意设计。
慧鱼专项竞赛：本届大赛设慧鱼专项竞赛，参加慧鱼专项竞赛的作品必须符合本届大赛的主题一的内容和参赛要求。在全国组委会的指导下，慧鱼专项竞赛组委会负责组织慧鱼专项的初赛工作，发布赛事通知，开展初赛评审工作。慧鱼专项竞赛的初赛视同为中国高校智能机器人创意大赛的省级竞赛。
主题二（创意竞技）：——挑战更快
1.魔方机器人
参照人类魔方竞速规则，设计制作魔方机器人，综合运用机械、电子、信息和自然科学知识，实现比人“计算”更快、“翻动”更加灵活迅速的目标。
魔方机器人限采用双手臂，手指限采用二指或五指的形式，手腕容许有转动和摆动，手臂为固定。魔方机器人的外廓尺寸要求不超过480mm*480mm*480mm，总重量不超过20kg,摄像头数量不限，允许自行在机器人上增设光源。竞赛采用标准三阶魔方，决赛用魔方由组委会统一提供。
2.俄罗斯方块机器人
参照俄罗斯方块游戏的拼接规则，设计基于ROS框架的俄罗斯方块机器人系统，融合机器视觉和人工智能算法，将随机散放的俄罗斯方块摆放到拼接盘面中。
俄罗斯方块机器人系统不限机器人类型，可以最大程度激发创意和想象。机器人臂展不超过1000mm，总重量不超过25kg，机器人系统必须运行在ROS框架下。
主题三（创意格斗）：“IRFC”智能机器人格斗大赛—挑战更强
智能机器人格斗大赛（IntelligentRobotFightingCompetition，简称IRFC）分统一部件组及开放部件组两大类别。
1.统一部件组：参赛队伍选用统一标准的控制器、传感器、动力模块、供电模块等部件，设计、制作符合规则要求的智能机器人参赛，通过策略的制定及程序的设计，参赛双方的机器人进行对抗，依据竞赛内容与评分规定由裁判进行裁决，采取小组循环赛及淘汰赛相结合的赛制。根据比赛形式的不同，设置轮式格斗、仿人格斗、视觉对抗、无人机对抗等四个项目类别。
2.开放部件组：在重量限制的范围内，参赛队自主选择购买或自制机器人相关部件，设计、制作符合规则要求的智能机器人参赛，通过策略的制定及程序的设计，参赛双方的机器人在擂台上自主对抗，采取小组循环赛及淘汰赛相结合的赛制。
智能机器人格斗大赛规则要求，请访问网站www.robo-maker.org了解咨询。
邀请赛
为进一步探索智能机器人创意大赛的新形式、新领域，组委会决定由大赛主办方邀请国内部分高校，同期举办“四足机器人邀请赛”。邀请赛的参赛要求、竞赛内容、赛制和奖项设置，另行制定。
三、参赛要求
1.参赛对象
全国高校在校专科生、本科生、研究生均可以个人或团队的方式，通过学校推荐报名参赛。
2.每个参赛队人数
主题一和主题二每队学生人数不多于3人。
主题三每队学生人数不多于4人。
各队中的研究生不多于1人，指导教师不多于2人。
四、赛制和奖项设置
1.竞赛赛制
（1）主题一、主题二、邀请赛
采用初赛、决赛赛制。第一阶段为初赛，各参赛队将参赛作品，在规定时间提交大赛秘书处。大赛专家委员会组织专家对参赛作品进行评审，评选出参加决赛的队。第二阶段为决赛，决赛参赛队现场参加比赛，经现场展示、答辩，由专家组评选出各等级奖项。
（2）主题三
竞赛分资格审核、初赛和决赛三个阶段，第一阶段为参赛资格审核，各参赛队将参赛作品在规定的时间提交大赛秘书处，大赛专家委员对参赛作品进行资格审核，通过审核的队伍均可参加预赛，由预赛决出决赛队。
2.奖项设置
设立“优秀组织奖”奖项，对在大赛组织和决赛中表现突出的单位给予表彰奖励；设立“优秀指导教师奖”，对在大赛中表现突出的指导教师表彰奖励。设立“中国高校智能机器人创意设计大赛杰出贡献奖”，对在大赛工作中做出突出贡献的单位或个人给予表彰奖励，该奖项可空缺。
全国决赛设立特等奖、一等奖、二等奖、三等奖、入围奖，主题一、主题二、主题三分别评审。
特等奖：10项
一等奖：15%
二等奖：25%
三等奖：50%
入围奖：5-10%。
奖评选采取宁缺毋滥原则，根据参赛作品质量和水平，大赛特等奖可少于10项或空缺，由大赛组委会讨论确定。
本届竞赛不收取参赛费、报名费。
3.鼓励政策
为鼓励各省开展省级智能机器人创意大赛，对2021年8月5日前完成省级智能机器人创意大赛，参赛队成绩在省级智能机器人创意大赛前8%的，给予全国决赛资格。
五、参赛报名时间和要求
2021年4月10日-2021年6月30日。
参赛队以学校或学院为单位，统一向大赛秘书处报名，并将《第四届中国高校智能机器人创意大赛学校报名汇总表》（附件1）电子版和加盖学校教务部门公章或学院公章的PDF扫描版，登陆报名管理网站报名。
报名网址：www.robotcontest.cn。
六、参赛作品提交时间和要求
2021年7月15日-2021年7月18日。
“主题一”要求提交的材料：
1．《第四届高等学校智能机器人创意大赛参赛作品申报表》（附件2）电子版和签字盖章的PDF扫描版；
2．参赛队按作品有无实物，分别按以下二种形式提交作品：1）无实物：设计创意的PDF文档（文字、设计图、效果图或动画），2）有实物（包括模型搭建）：设计创意的PDF文档+原理样机视频（mp4格式）。
设计创意的PDF文档，包括文字、设计图、效果图等，篇幅（不包括封页）限A4纸5页以内，文件大小不超过20M。实物模型或原理样机的功能演示视频（限60秒以内，文件大小不超过50M）。
“主题二”、“主题三”、“邀请赛”要求提交的材料：
1.《第四届高等学校智能机器人创意大赛参赛作品申报表》（附件2）电子版及签字盖章的PDF扫描版；
2.参赛作品实物模型一次完整动作过程的视频（要求mp4格式，文件不超过90M）；作品视频时长一般宜不大于60S（魔方机器人）、90S（俄罗斯方块机器人、格斗机器人、四足机器人邀请赛）。
3.作品设计说明的PDF文档，包括文字、设计图、效果图等，篇幅限A4纸5页。
作品材料提交网址：www.robotcontest.cn。
七、全国决赛时间
2021年8月27-29日（暂定）。
八、知识产权
参赛作品必须为原创，且不侵犯他人知识产权，已经公开或申请专利的，请注明。大赛主办方享有免费对参赛获奖作品进行部分或全部复制、信息网络传播、展示、汇编和出版的权利，作者拥有署名权。
九、联系方式
1.大赛组委会秘书处
中国高校智能机器人创意大赛组委会秘书处联系人
胡悦，0571-28925893，28925895，电子邮箱：robotcontest@126.com
2.报名注册、提交材料联系人
余晓霞，电话：15057160521，电子邮箱:1923594101@qq.com
3.官方网站
了解大赛通知、赛事进程、历届竞赛情况、大赛协办单位技术支持与咨询等内容请访问官方网站：www.robotcontest.cn
附件:
关于举办第四届中国高校智能机器人创意大赛的通知PDF版
附件1.第四届中国高校智能机器人创意大赛学校报名汇总表
附件2.第四届中国高校智能机器人创意大赛参赛作品申报表
中国高校智能机器人创意大赛组委会
2021年3月23日
上一篇：关于举办“第十四届全国大学生信息安全竞赛-—创新实践能力赛”的通知
下一篇：教育部关于举办第七届中国国际“互联网”大学生创新创业大赛的通知
智能机器人总体设计方案解析
0引言
随着控制技术、计算机技术、信息处理技术和传感器技术的发展，智能机器人无论是在工业领域还是消费电子领域都已经扮演了非常重要的角色，已成为人工智能研究和发展的热点之一。在语音控制机器人领域，有研究表明已成功地将连续隐马尔可夫模型(CHMM,CentrifugalPumpbasedonContinuousHiddenMarkovModel)模型应用于定点数字信号处理器(DSP,DigitalSignalProcessor)上，并实现了对机器人的语音控制。关于传感测距方面，使用多传感器快速测量智能机器人与障碍物之间距离的方法，使机器人不仅具备语音识别功能，而且能实现智能避障。而关于家用室内机器人的应用也有相关研究，文献[4]探究了一种通用并有效的智能移动机器人嵌入式控制平台，并设计了一套能满足要求的低成本的机器人定位系统以及自动充电系统。这里设计的移动音乐机器人即属于智能机器人范畴，该音乐机器人集多种功能于一体，不但有陪人玩耍的娱乐功能还有保护家庭安全的安防功能。
1总体方案设计
该移动音乐机器人以英飞凌16位单片机XE162FN处理器为核心，英飞凌开发的16/32位微控制器具有高度系统集成、无需外设附加器件及相关软件开销、提供系统安全和故障保护机制等功能。蓝牙(Bluetooth)是一种全球开放性的、低成本的无线通信规范。另外，由于蓝牙具有传输距离远，抗干扰能力强、功耗低、传输速率高的优点，设计采用了蓝牙无线通信技术，设计主体为一轮式移动小车机器人，拥有跟随主人行走、播放音乐、遥控运行、彩灯随拍手频率闪烁以及家庭安防等多项功能。机器人的移动采用驱动直流电机带动轮子转动实现，跟随主人行走的功能由红外发射与接收来判断主人手中的手持设备和移动音乐机器人之间的方位，进而驱动机器人跟随主人行走。无线遥控运行由蓝牙通信实现。在安防功能上，该移动音乐机器人配备了典型的用于检测火灾的烟雾传感器，并且如果检测到有烟雾或者煤气泄露时，本地声音报警以及通过GSM无线网络控制短信发送模块发送报警短信给指定的手机号码。GSM网络是在蜂窝系统的基础上发展而来的一种无线数字网络标准，具有网络容量大、业务种类齐全、信号稳定性强、具有较高的保密性和安全性以及灵活的切换处理和自动漫游功能等众多优点。在手持设备的设计上，配备了一块320*240的触摸屏以实现直观方便的无按键遥控控制，以及一个加速度传感器感知倾斜角度从而控制机器人运动。
2硬件设计
由于系统的功能较多，硬件部分则主要介绍一些关键部分的硬件设计。
系统的智能跟随功能是通过红外实现的，音乐机器人上的红外接收器感知到红外线时，会追踪红外发射源，感知不到时，会原地旋转重新搜索红外发射源，直至重新定位方向。红外发射源是由10个红外发射管组成，将10个红外发射管均匀摆放在一个球体表面，使得红外发射源可以向四面八方辐射红外线，保证音乐机器人更加快速准确地寻找到红外发射源。红外发射管发射的载波频率为38kHz占空比为50%的方波。红外的发射和接收电路如图4所示，10.0连接一个普通I/O引脚，控制红外线的通断，即接通4ms,然后关断11ms,反复进行接通与关断。10.3连接一路PWM方波，方波的频率是38kHz.一共有10路红外发射管。
红外接收装置采用2个红外接收器1838,分别安装在音乐机器人的头部和尾部。两个接收器的输出引脚分别连接单片机的10.2和10.7引脚。红外接收器1838对38kHz频率的红外线敏感，所以红外接收器1838可以检测到红外发射源的方位，从而驱动电机向红外发射源的方向前进。
拍手彩灯功能的实现主要分为拍手信号的捕获和彩灯的旋转点亮，彩灯的旋转点亮较为简单，但拍手信号捕获上由于拍手产生的信号不是标准的阶跃信号，当用示波器进行波形的观察时，实际上波形在上升沿和下降沿的地方出现比较多的毛刺，也就是说一次拍手信号产生了多次阶跃信号。如果单片机记录2次上升沿的时间间隔时，由于毛刺的存在，使得单片机错误的将毛刺当做上升沿而捕捉，造成两次上升沿的时间间隔的变小。解决的办法是利用包络检测电路进行包络检测，再通过电压比较器选取合适的比较电压值，从而产生比较理想的阶跃信号，即一次拍手产生一次阶跃信号。
电路利用麦克风采集声音信号，然后利用LM324对采集来的信号进行比例放大，放大的比例为100倍，然后接过两个1N5819和一个104独石电容进行包络线检测，最后利用LM358作为电压比较器，利用1K电阻和880Ω电阻分压获得比较电压值，其电路如图5所示。
机器人的移动采用驱动直流电机带动轮子转动实现，即控制直流电机的正反转和速度，系统直流电机驱动芯片采用SGS公司的L298N,内部有4通道逻辑驱动电路。用三极管组成H型平衡桥，驱动功率大，驱动能力强。同时H型PWM电路工作在晶体管的饱和状态与截止状态，具有非常高的效率。
电机的转速取决于3个因素：负载、电压和电流。对于一个给定的负载，可以通过脉冲宽度调制的方法来使电机保持稳定的速度。通过改变施加在直流电机上的脉冲宽度，可以增加或减小电机的转速。调整脉冲宽度，即改变占空比，调整电机的速度。驱动板采用6个高速光耦6N137实现驱动电路与逻辑电路的隔离，这样可以有效地避免驱动电路与逻辑电路之间的相互干扰。
通过软件编程可以自由改变单片机两路PWM脉冲信号的占空比，电机的A端连接PWM脉冲信号，电机的B端连接单片机的一个I/O引脚。当这个I/O引脚置1时，电流从电机的B端流向电机的A端;当这个I/O引脚置0时，电流从电机的A端流向电机的B端，这样电机就可以改变电机旋转方向，同时控制PWM脉冲信号的占空比值还可以改变电机旋转速度，实现转向和转速的控制。
3软件设计
软件设计主要包括上位机控制界面的设计以及单片机的编程。即为用VB设计的系统上位机控制界面，就串口开发而言，VB提供了串口通信控件MSComm,通过对此控件的属性和事件进行相应编程操作，就可以轻松地实现串口通信。
单片机的编程则包括电机驱动编程、音乐播放编程、蓝牙收发编程等，这里截取电机驱动部分程序为例，如下所示。
4结语
这里介绍了基于英飞凌16位单片机XE162FN的多功能智能机器人的硬件和软件设计。该设计的创新之处在于将智能机器人的娱乐功能和实用的安防功能相结合，有人在家时，它是一个功能强大互动性强的玩具，无人在家时它是家中卫士，时刻监控家中情况，并且可以通过短信方式报告。