01 无线电轨智能车
一、前言
在2023年暑期,在清华大学组织的全国高中生清华科技营活动中, 将会组织部分同学参加清华大学自动化系智能机器人挑战赛。 其中包括两个并行的比赛内容, 分别是 机器狗 和 智能车 。届时每三到四个同学组成一支队伍, 自行报名参加这两个赛题组任意一个。 具体比赛时间地点安排如下:
- 时间:2023年8月4日上午
- 地点:清华大学北体育馆一楼篮球场
本文将对其中的 “无线电轨智能车” 比赛实施方案进行介绍。
▲ 图1.1.1 无线电轨智能小车比赛过程
二、比赛安排
1、时间、地点
参加“无线电轨智能车组”的同学利用暑期夏令营部分活动时间,完成车模组成、软件调试、现场比赛等活动。 整个活动时间和地点安排如下。
- 活动时间: 2023年7月31日 - 8月 4日;
- 活动地点:中央主楼, 北体育馆。
2、队伍组成
- 队伍数量: 48支队伍;
- 队员组成:每支队伍有三名队员组成,尽可能包含有对 机械、电气电子、软件编程能力互补的同学组成参赛队伍。
对于参赛队伍学生的基本要求:
- 至少有一名同学能够熟练掌握计算机基础应用, 能够通过培训视频完成软件安装, 下载程序, Python语言的学习;
- 至少有一名同学具有较强的动手能力, 能够对车模进行机械组装、维护和调整;
- 至少有一名同学具有较强的物理、电气、电子技术方面的知识,对于比赛任务和车模中的电子模块能够进行辨识、判断故障、理解比赛任务的基本原理。
3、日程安排
时间 | 地点 | 活动内容 | 备注 |
---|---|---|---|
7月31日 8:00-12:00 |
比赛群 | (1)建立参加比赛同学交流微信群, (2)公布参加比赛培训资料和视频; (3)同学组队报名; (4)同学自行观察培训视频, 准备笔记本电脑,预先安装软件。 |
|
7月31日 13:00-17:00 (分两批) |
中央主楼501 | (1)参赛同学到中央主楼501领取比赛车模套件; (2)根据培训视频进行现场硬件组装, 查看是否存在硬件问题; (3)在电池供电情况下, 运行测试示例功能示例程序; (4)按照报名组队顺序, 分成三个比赛组别, 每个组别16支队伍。 |
需带笔记本。 |
8月2日 8:00-12:00 (分两批) |
中央主楼 (501) 调试场地 |
(1)队伍分别到各自的调试场地进行比赛任务调试。 | 需带笔记本。 |
8月3日 17:00-19:00 |
北体 | (1)参赛同学可以到场地进行比赛前的调试。 | 需带笔记本。 |
8月4日 8:30-12:00 |
北体 | (1)无线电轨智能车比赛理论小测验(半个小时); (2)比赛流程和规范讲解; (3)三个组别同时进行任务1,任务2,任务3 的比赛; (4)对比赛结果进行点评; (5)评奖、颁奖。 |
(1)带手机: 用于理论小测验; (2)带笔记本: 用于比赛。 |
- 注:
(1) 在7月31日下午活动中分成两批进行。按照报名组队的顺序, 前24组的同学在13:00至 15:00,到中央主楼501; 后24组的同学在15:00至17:00 到中央主楼501。
(2) 在8月2日上午活动中分成两批进行。按照报名组队的顺序, 前24组的同学在8:00至 10:00,到中央主楼501; 后24组的同学在10:00至12:00 到中央主楼501。
(3) 在7月31日,8月2日集中安排的调试时间是安排了老师和志愿者现场答疑解惑; 其他时间,参赛队员可以自由到中央主楼五楼调试场地进行调试, 时间没有限制。大家从主楼西侧电梯进入五楼楼道调试场地。
(4) 比赛当天开始之前, 现场进行无线电轨比赛的理论小测验, 使用雨课堂(会提前发送进入雨课堂的使用说明视频),每个同学独立做50个选择题,时间为30分钟。
(5) 每组参赛队伍(3人1组)须自带一台笔记本电脑, 用于车模软件调试。
三、赛题内容
1、赛题简介
“无线电轨智能车” 比赛内容是来自于 全国大学生智能车竞赛 的一个预研比赛赛题。 经过前期准备和本次暑期夏令营的演练,为明年(2024年第十九届智能车竞赛)打下基础。
▲ 图1.3.1 全国大学生智能车竞赛一瞥
随着各类智能无人系统的出现, 人们需要在各种应用场合应用它们解决生产生活实践中的各类问题。 无线电轨智能车 平台则是面向中学生、大学生在学习相关基础知识的条件下, 能够动手组装、调试一辆能够满足特定比赛任务的智能车。 通过这个过程, 尝试面对“复杂工程问题”通过团队的分工协作来进行解决。
▲ 图1.3.2 无线电轨智能车
无线电轨智能车的基本任务, 是通过对机械、电子散件组成成一个自主运行的小型车模, 借助于软件编程完成以下基本任务:
(1) 该车模能够从铺设的比赛赛道上完成无线电能接收, 并驱动车模运行;
(2) 通过感知赛道上交变无线电磁场, 完成赛道精确循迹;
(3) 对可能出现的障碍能够进行识别, 并完成绕行。
比赛基本软硬件平台:
- 车模套件:机械和电子套装车模散件;
- 无线电轨赛道:PCV赛道、 多股纱包线、高频驱动电源;
- 比赛软件: 开发平台为Thonny 开发软件; 编程语言 MicroPython ;
2、培训内容
1、 参赛同学可以从 清华云盘下载 比赛套件的原理说明文档、软件开发环境、比赛示例程序以及演示录像;
2、 参赛同学可以通过观察网络培训视频,学习以下内容:
- 车模机械组装过程;
- 开发软件下载、安装、调试;
- 车模工作的基本原理说明: 包括各模块的工作原理, 测试方法和结果;
- Python 语言学习、 MicroPython 语言用于嵌入式开发的基本方法;
- 车模任务完成示例程序详细讲解;
- 其它相关知识: 基本控制原理、高频导航信号检测原理、红外目标避障基本原理;
3、比赛内容
比赛内容包括三个不同难易程度的任务。
(1)任务1: 基本任务
利用配备的锂电池作为动力, 通过编程使得车模完成赛道一周运行任务。 赛道上没有路障。
(2)任务2: 中等任务
不使用电池, 而是使用无线感应线圈从赛道上连续获得电能, 驱动车模完成赛道一周运行任务。 赛道上没有路障。
(3)任务3:挑战任务
这个任务包括两个挑战, 可以自行选择一个或者两个来完成:
- 第一挑战任务: 带有路障的比赛任务。 车模依靠无线感应电能完成赛道一周运行。 赛道上存在若干个横断路障。
- 第二挑战任务: 弱电比赛任务。 这一类比赛任务赛道上没有路障, 只是赛道无线磁场强度相对较弱。 车模实际上无法依靠电能连续运行。 需要通过软件设置车模合理的停止运行的周期, 使得车模能够断断续续完成一周运行。
▲ 图1.3.4 带有路障的比赛赛道
4、评分标准
将每个比赛任务完成情况等效成一个得分数值,相加之后形成比赛得分。 得分高的获胜。
每个比赛任务, 都按照比赛时间进行排名。 根据排名给出对应的等分, 具体方法是:
所有没有完赛的队伍都按照相同的名次排列。
多个任务的分之合为比赛总得分成绩。 奖项按照总得分成绩排名进行设置。
5、奖项设置
奖项设置分为 一等奖、二等奖、三等奖。
现场奖项仅仅以比赛任务得分进行评选。 在比赛前的理论小测验的得分将会与比赛任务奖项进行加权平均后, 作为自动化系冬令营资格认定成绩。
※ 附 件 ※
- 清华云盘资料下载 : https://cloud.tsinghua.edu.cn/d/7471180bdb0f4d1ebbc7/
- 无线电轨智能车校内赛 | 如何学习无线电轨车模?
- 基础Python学习网站 Learn Python : https://www.learnpython.org/
■ 相关文献链接:
● 相关图表链接: