自动搬运分拣机器人比赛方案XXXX-v2157841.docx

2011年江苏省及全国机器人大赛比赛项目 新增2011年江苏省/全国机器人大赛 比赛项目搬运分拣机器人比赛方案目录比赛简介1比赛目的1比赛内容及任务务1项目1 规定项项目比赛1项目2 技术挑挑战赛1比赛规则2规则一 比赛赛场地2规则1.1 尺尺寸3规则1.2 场场地区域及标标识3规则二 比赛用料料块5规则三 场上上机器人的数数量5规则四 比赛赛队员装备5规则五 规则则与裁判6规则六 比赛赛要求6规则七 比赛赛记分标准6规则7.1 成成绩及排名6规则7.2 记记分细则6搬运分拣机器人人比赛平台7基础机器人平台台7C51/AAVR单片机机教学开发板板8ARM Corrtex-MM3教学开发发板10循迹传感器模组组10摄像像头图像采集集套件（属可可选配套件，提提高起评分，提提高精确度）11比赛简介比赛目的设计一个基于88位单片机或或ARM控制制的小型机器器人，在比赛赛场地里移动动，将不同颜颜色、形状或或者材质的物物体分类搬运运到不同的对对应位置。比比赛的记分根根据机器人将将物体放置的的位置精度和和完成时间来来决定分值的的高低。它模模拟了工业自自动化过程中中自动化物流流系统实际工工作过程。比赛内容及任务务比赛任务为：在在规定时间内，机器人分分类搬运完毕毕物料,并回回到出发点。比赛分组：比赛赛采用统一的的比赛任务，但但规定使用不不同的控制平平台，具体规规则附后。项目1 规定项项目比赛机器人从出发区区出发，到达达物料储存区区后，分拣其其赛前抽签决决定好的任务务，即从5个个预知颜色料料块（黄、白白、红、黑、蓝蓝）选3种颜颜色料块的已已知6种组合合（任务）中中，选其中11个作为比赛赛任务（其料料块均要求摆摆放在场地图图的A、C、EE位置，B、DD位置不放置置物料，场地地图参见比赛赛规则一：比比赛场地)，再再按照设计好好的控制策略略控制机器人人动作，以便便将三个料块块快速准确地地搬运到对应应的三个颜色色中心区域内内，最后回到到出发区。项目2 技术挑挑战赛比赛要求基本同同项目1，不不同之处在于于：参赛队需要从55个预知颜色色料块（黄、白白、红、黑、蓝蓝）选4种颜颜色料块的已已知6种组合合（任务）中中，选其中11个作为比赛赛任务（其料料块均要求摆摆放在场地图图的A、B、DD、E位置，CC位置不放置置物料)，再再按照设计好好的控制策略略控制机器人人动作，以便便将四个料块块快速准确地地搬运到对应应的四个颜色色中心区域内内，并最后回回到出发区。比赛规则规则一 比赛赛场地智能搬运机器人人规定RC-1.0场场地EDCBARC-1.1.1材质及表表面要求场地的材质为木木质，场地表表面最大承重重能力1000kg，各参参赛队可自行行制作，或者者直接在采用用比较平整的的地面即可。场场地表面的材材料为亚光PPVC膜，各各种颜色和线线条用计算机机彩色喷绘的的形式产生。参参赛队可以从从技术委员会会指定的厂家家购买场地表表面材料。RC-1.2.2灯光场地的照明要求求：赛场的照照度为6000Lux到11200Luux之间，场场地上各区域域的照度应柔柔和均匀，各各区域照度差差不超过3000Lux.实际的比赛赛场地四角会会架设各2座座20W、色色温4000060000K的节能灯灯，光源高度度为2米。规则1.1 尺尺寸比赛场地为正方方形，规定如如下：RC1.1尺寸寸边长为16000mm（不含含安全边界），公公司提供的场场地表面材料料为15000mm*1600mmm的长方形形。规则1.2 场场地区域及标标识比赛场地用直线线、圆及数字字进行标识。规定RC1.2.11场地及挡边比赛区域为16600mm*1600mmm正方形区区域，底部白白色，高度离离开地面为1100毫米，区区域边缘有宽宽度10mmm，高度1000mm挡边（即即挡边最上沿沿离地面高度度200毫米米）。自行练练习时可以不不设挡边等。RC1.2.22 出发区底部顶点外接机机器人出发区区，其区域大大小为1800mm*180mmm，里侧布有有出发导引线线，底部绿色色。RC1.2.33 物料存储区物料存储区为圆圆形，直径为为500毫米米，其中心位位于场地正中中心，线条宽宽度为20mmm,颜色550灰色。用用于放置物料料。RC1.2.44 同心圆环区（物物料搬运目标标区）5个以场地正中中心为圆心，距距离中心均为为400mmm的同心等间间距圆环组，同同心圆轮廓线线颜色为500灰度，线线宽2毫米，从从圆环（搬运运目标区）中中心到外围，半半径分别为：22.5mmm、37.5mmm、52.5mmm、67.5mmm、82.5mmm、97.5mmm、112.55mm、127.55mm、142.55mm、157.55mm。同心心圆间距分别别写10、99、8、7、66、5、4、33、2、1 字体高度110mm，宋宋体，加黑（除除了黑色中心心圆10字样样为白色外），其其中5个中心心圆分别图黄黄色、白色、红红色、黑色、蓝蓝色。RC1.2.55 搬运辅助线同心圆环中心与与出发区前侧侧中点，均分分布在一个半半径为4000mm的圆周周顶点上，圆圆周上的6个个点首尾相连连，构成了凸凸六边形辅助助线。凸六边边形顶点与场场地中心分别别相连，形成成了6个等长长的辅助线。辅辅助线为宽度度20mm黑色色线，并可用用于辅助机器器人定位及搬搬运过程。 RC1.2.66 物料摆放点为物料存储区圆圆与搬运辅助助直线的5个个交点，分别别命名为：AA、B、C、DD、E，在其其旁边用白色色字体标识出出。RC1.2.77 场地外安安全边界场地周围0.55米处有高4000mm、厚10mmm的方形白色色木质围栏,外形尺寸为为：26000毫米×2600毫毫米。比赛开始后，白白色围栏内不不得有人活动动。详细如图1和图图2：图1 场地立体体示意图图2 场地平面面示意图(带带安全边界) 机器人出发区区：绿色边界界为180mmm×180mmm，中间黑色色线宽20mmm，两边线线宽10毫米米，间距均为为28mm，居居中布局。规则二 比赛赛用料块使用5个直径为为40，高度度为40的料料块，颜色分分别为黄色、白白色、红色、黑黑色、蓝色。推推荐制作方法法：先准备外径为440，高度为为40的白色色PVC水管管，在中间填填充泡沫后，侧侧面用喷绘不不干胶贴装即即可。规则三 场上上机器人的数数量参赛队必须有33个或以上机机器人参加比比赛，在比赛赛前，各个参参赛队需要对对于机器人进进行登记标识识。规则四 比赛赛队员装备为了能公平比赛赛，本次比赛赛对于参赛队队使用的机器器人做如下限限制，以便各各个参赛队能能在统一的平平台上进行比比赛。1、 控制器要求，根根据参赛队伍伍选择的控制器器参加比赛。 使用Basicc语言编程的的BS2微控控制器。 使用C51/AAVR单片机机二合一控制制器。 使用Corteex-M3   Arm控制器器。 特别要求：为了了便于参赛队队搭建及动手手装配机器人人传感器等，要要求以上3种种控制器都带带有面包板。2、 要求参加技术挑挑战赛的机器器人必须使用用Corteex-M3控控制器，以提提高整体比赛赛水平及增加加比赛观赏性性。3、 只限定使用舵机机驱动轮式移移动机器人，轮轮子直径80mm。最最大速度600rpm左右右。4、 机器人可以在规规则允许的条条件下，扩展展多种传感器器来对机器人人的比赛进行行精确的控制制，以求更好好的成绩。5、 机器人尺寸： 机器人在地地面的投影不不超出：长2280mm××宽140mmm。6、 机器人总重量 1000gg。规则五 规则则与裁判每场比赛将委派派两名裁判执执行裁判工作作，裁判员在在比赛过程中中所作的判决决将为比赛权权威判定结果果不容争议，参参赛队伍必须须接受裁判结结果。裁判的责任：执行比赛的所有有规则。监督比赛的犯规规现象。记录比赛的成绩绩和时间。核对参赛队伍的的资质。审定场地，机器器人等是否符符合比赛要求求。规则六 比赛赛要求比赛场地上有五五个不同颜色色（黄、白、红红、黑、蓝）的的得分区域，比比赛前1个小小时，由裁判判通知参赛队队对于将要搬搬运的料块颜颜色及布局（简简称任务）进进行抽签，参参赛队根据确确定的任务进进行准备调试试，准备调试试时间为1个个小时。正式比赛前，所所有机器人将将统一收回，并并摆放在指定定区域。比赛赛时到摆放区区域直接领取取相应的机器器人参加比赛赛。比赛完成成再放回摆放放地点。所有有比赛结束方方可领回机器器人。各个队机器人参参赛队也采取取按照现场抽抽签决定比赛赛出场次序并并进行比赛。每支参赛队伍的的比赛时间为为15分钟，一一旦裁判宣布布比赛开始则则3台机器人人的参赛时间间总和不能超超过15分钟钟。规则七 比赛赛记分标准规则7.1 成成绩及排名每个参赛队伍以以团体的方式式参加比赛，每每队由三名机机器人队员完完成比赛项目目，取三名队队员的总成绩绩计算该队成成绩来评定参参赛队伍的比比赛名次。比赛得分按照精精度与速度综综合的方式进进行评分具体体计算方式如如下1、 每个机器人的精精度分值 物体放置置好后根据裁裁判的判定的的结果三个颜颜色位置物料料放置的靶位位环数相加的的总和，以最最小直径的包包络环数计算算成绩。 2、 每台机器人总成成绩 精度分分值 回回出发点分值值（0或2）。3、 团队总成绩 33名机器人的的参赛成绩的的总和奖励励分（0或44）。比赛排名：1、 先以比赛团队总总成绩计算名名次，总成绩绩高者排名靠靠前；2、 若总成绩一样，则则以完成时间间决定比赛排排名，耗时更更少者名次更更靠前。规则7.2 记记分细则1、 参赛队比赛总分分的计算 规定项目比赛：团队满分为1000分，每个个机器人物料料分拣最高得得分：3*110（位置精精度最高分）2（回到出出发区得分）分分即32分，三三名队员得分分96分，三三个机器人都都回到出发点点奖励4分。 技术挑战赛赛：团队满分为1330分，每个个机器人物料料分拣最高得得分：4*110（位置精精度最高分）2（回到出出发区得分）分分即42分，三三名队员得分分126分，三三个机器人都都回到出发点点奖励4分。2、 分拣得分原则：搬运完毕后，物物料必须与机机器人脱离，才才能计算分数数。3、 回到出发点得分分原则：比赛终止时刻，机机器人若有一一个轮子与地地面的接触点点在出发区域域内，并且机机器人已经停停止动作，则则算已经回到到出发点。若机器人无法自自动回到出发发点的，参赛赛队员可以口口头通知裁判判提前终止比比赛，则回到到出发点项记记分为零。4、 出现以下的情况况，不计算参参赛队得分（即即得分为零）： 参赛队伍为每队队3台机器人人参加比赛，每每台机器人有有1次比赛机机会，时间55分钟，5分分钟内未回到到出发点的，则则不计得分。 比赛整个过程中中不能有人为为干涉机器人人完成比赛任任务，一旦机机器人启动则则必须自主完完成比赛任务务，如果有人人为帮助的，则则不计得分。 比赛终止时刻，尚尚在移动的色色块，不计算算得分。 比赛的2个或多多个队之间发发生互相借用用机器人，则则不计算相关关队的得分。搬运分拣机器人人比赛平台基础机器人平台台龙人系列教学机机器人是目前扩展性最最好及资源最最完整的机器器人学习套件件。可扩展550种以上的的传感器及机机构套件，并并附有源代码码。提供一系系列基于项目目的创新教材材并提供例程程及课件PPPT。该机器人包括一一个由两个伺伺服舵机驱动动的铝合金机机器人对象和和一块带有面面包板的C551教学开发发板，并根据据不同课程的的需要配有一一些基本的传传感器和电子子元器件包。使使用者可跟随随所配的教材材的章节和步步骤，进行平平台搭建、电电路搭接、编编写程序、联联机调试、下下载至单片机机微控制器，以以执行各种机机器人操作，包包括：沿线行行走，走迷宫宫，跟随光源源，距离检测测或与其他机机器人进行通通讯沟通。除除此之外，还还可以完成AAD转换实验验、DA转换实验验、实时时钟钟实验、数字字温度计实验验、外部存储储器实验、按按键实验和LLCD显示实实验等单片机机高级应用实实验。通过以以上学习和操操作，让学生生不仅学到了了C51单片机机原理和应用用技术，同时时学习到了CC语言程序设设计的技能。机构对象名称图片参数360度伺服舵舵机外形尺寸（mmm）：40.5x20.0x38.0重量：45.00g 速度：0.199sec/660°扭矩：47 ooz-in底盘底盘1个电池盒 1个轮子和支撑脚轮轮 1套连接螺丝 1套套等C51/AVRR单片机教学学开发板C51/AVRR教学板涵盖盖了由“AT89SS52”组成的511单片机最小小系统和由“ATMEGGA8”组成的AVVR单片机最最小系统。AT89S522是一种高性性能、低功耗耗的8位单片片机，内含88k字节ISSP（In-systeem Proogrammmable,在系统编程程）可反复擦擦写10000次的FLAASH只读程程序存储器，器器件采用ATTMEL公司司的高密度、非非易失性存储储技术制造，兼兼容标准MCCS51指令令系统及其引引脚结构。在在实际工程应应用中，功能能强大的ATT89S522已成为许多多高性价比嵌嵌入式控制应应用系统的解解决方案。对微控制编程采采用德国KEEIL公司出出品的51系系列单片机CC语言集成开开发系统。通通过该集成开开发系统，可可以直接对单单片机的4个个8位的并行行I/O口：P0、P11、P2和P3进进行编程控制制。这4个接接口，既可以以被定义为输输入，也可以以被定义为输输出；可按88位处理，也也可按位方式式（1位）使使用。AT889S52芯芯片是一个标标准的40引引脚双列直插插式集成电路路芯片。ATmega88作为CPUU，ATmeega8是一一种比51系系列更为强大大的高性能、低低功耗的8位位单片机，不不需要仿真机机和编程机，只只需运用ISSP电缆就可可以对单片机机的FLASSH反复擦写写100000次以上，因因此使用起来来特别方便简简单，尤其适适合初学者使使用，而且配配置十分灵活活，可扩展性性特别强。在在实际工程应应用中，功能能强大的ATTmega88已成为许多多高性价比嵌嵌入式控制应应用系统的解解决方案。对微控制编程采采用WinAAVR编辑器器集成开发系系统。通过该该集成开发系系统，可以对对AVR系列列单片机拥有有的23个可可编程、并且且内部带上拉拉电阻的并行行I/O口：PC、PBB和PD进行行编程控制。这这23个接口口，既可作为为输入，也可可以作为输出出；可按8位位处理，也可可按位方式（11位）使用。单单片机ATmmega8是是一个标准的的28引脚双双列直插式集集成电路芯片片。1) 主要特点v 􀁺 通过两个个跳线，实现现51单片机机和AVR单单片机切换工工作或同时工工作。在一块块控制板上完完成AVR和和C51间的的异种单片机机间通信实验验。v 􀁺 配备各自自独立的RSS232接口口，实现与计计算机进行串串行通信。v 􀁺 配备各自自独立的ISSP接口，实实现在系统编编程。v 􀁺 配备各自自独立的200PIN排母母接口，实现现与其他设备备如液晶屏、视频采集等套件的连接，从而完成更多任务。v 􀁺 为每种单单片机配备44组3PINN电机驱动接接口，为机器器人的伺服电电机提供电源源和驱动信号号。v 􀁺 提供477mm×36mm的实实验面包板，结结合单片机各各IO口，可可搭建电路，或或与其他传感感器连接，完完成更多的单单片机实验。2) 配件清单v 􀁺 电路板（包包含电源模块块和相关接口口）v 􀁺 Atmeel 89SS52单片机机v 􀁺 Atmeel Atmmega8-16PU单单片机 3) 技术参数v 􀁺 尺寸：1102 mmm×97 mmmv 􀁺 电源：669V直流流电源v 􀁺 晶振：111.05992MHz (89S552) 4MMHz(AVVR)4) 89S52性能能参数v 􀁺 与MCSS-51单片片机产品兼容容v 􀁺 8K字节节在系统可编编程Flassh存储器v 􀁺 擦写寿命命1000次次v 􀁺 256字字节的片内RRAMv 􀁺 512字字节的片内EEEPROMMv 􀁺 三级加密密程序存储器器v 􀁺 32个可可编程I/OO口线v 􀁺 三个166位定时器/计数器v 􀁺 八个中断断源v 􀁺 全双工UUART串行行通道v 􀁺 低功耗空空闲和掉电模模式v 􀁺 掉电后中中断可唤醒v 􀁺 看门狗定定时器v 􀁺 掉电标识识符v 􀁺 工作电压压：4.2 - 5.55V5) Atmega88性能参数v 􀁺 高性能、低低功耗的 88 位AVRR 微处理器器v 􀁺 8K 字字节的系统内内可编程Fllashv 􀁺 擦写寿命命10,0000 次v 􀁺 512 字节的EEEPROMv 􀁺 1K字节节的片内SRRAMv 􀁺 23个可可编程的I/O 口v 􀁺 通过片上上Boot 程序实现系系统内编程v 􀁺 两个具有有独立预分频频器8 位定定时器/ 计计数器,v 􀁺 一个具有有预分频器、比比较功能和捕捕捉功能的116 位定时时器/ 计数数器v 􀁺 两个可编编程的串行UUSARTv 􀁺 具有独立立振荡器的实实时计数器RRTCv 􀁺 三通道PPWMv 􀁺 8 路110 位ADDCv 􀁺 可工作于于主机/ 从从机模式的SSPI 串行行接口v 􀁺 具有独立立片内振荡器器的可编程看看门狗定时器器v 􀁺 工作电压压：2.75.5VARM Corrtex-MM3教学开发发板 该教学板以Coortex-M3微处理理器作为该板板的控制核心心，包括了CCortexx-M3嵌入入式系统的JJTAG接口口、RS2332接口、CCAN总线接接口、RS4485接口、UUSB接口、以以太网接口、AA/D接口、DD/A接口、LLCD16002接口、LLCD128864接口、TTFT LCCD接口、CCC11000无线通讯接接口、24LL01无线通讯讯接口等，板板载RTC实实时时钟、IIIC/EEEPROM，还还包括数字温温度传感器，覆覆盖范围广，便便于教学；还还安装了1550mm xx120mmm大小的面包包板，结合提提供的接口，可可以在上面搭搭建电路或连连接传感器。支支持多种供电电方式：DCC电源接口供供电，支持5512V宽宽电压；还可可使用电脑UUSB接口供供电，方便学学生使用。该教学板既可以以与两轮教育育机器人和履履带机器人等等教育机器人人结合，组成成性能更加强强大的教育机机器人系统，也也可以单独用用于嵌入式系系统的学习和和开发。主要技术指标：1. 开放式硬件结构构，资源扩展展丰富。2. 在PC机上用软软件对开发板板进行编程，再再通过JLIINK仿真器器连接JTAAG口将程序序下载到开发发板芯片中，拔拔去连接线，可可按指令自主主运行编写的的程序。3. 引出所有I/OO口方便二次次开发或者科科技创新。4. 支持80路数字字式输出，可可以控制至多多80个舵机机、继电器、电电磁阀、LEED灯、蜂鸣鸣器等。5. 16路12位模模拟输入，IIIC/EEEPROM，RRS232/RS4855可选通用接接口，RS2232/CAAN总线可选选通用接口，无无线通讯接口口包括：CCC1100无无线通讯接口口，NRF224L01无无线通讯接口口，另外还可可以通过TTTL串口扩展展2.4G XBee无无线射频模块块。6. 一线式温度传感感器DS188B20，麦麦克风输入及及扬声器输出出，支持多种种显示接口：LCD16602接口，LLCD128864接口，TTFT LCCD接口7. 可配置扩展其他他传感器或执执行机构，如如：灭火风扇扇，超声波测测距，红外测测距等。循迹传感器模组组循迹传感器模组组由4组QTI传感器器组成，经过过组合使用，可可以使机器人人完成跟随黑黑线运动的动动作，另外我我们也可提供供焊装好4组QTI传感器器的单块板方方式下的套件件。QTI传传感器由红外外发射和接收收器组成，用用来检测物体体表面的反射射率，原本是是用在 机器器人上检测边边界。原理及其应用：当QTI传传感器走过一一个黑的表面面，反射率较较低，经过一一个亮的表面面，反射率是是较高。模块块里面有一个个RC电路，反反射率的变化化使得电路中中的电流变化化，而导致RRC电路充放放电时间的变变化，通过RRCtimee来测量反射射率，来实现现对特定的表表面（例如：黑胶带）进进行跟踪。摄像头图像采集集套件（属可可选配套件，提提高起评分，提提高精确度）主要功能：以117帧每秒的的速度跟踪用用户定义的颜颜色点，寻找找到这个颜色色的中心点：80×143的分分辨率；96600波特的的TTL串行行通信；自动动检测一个颜颜色点然后驱驱动电机去跟跟踪物体；控控制1个电机机或者1个数数字I/O口口。11、报价（单单位人民币元元）序号型号名称配置数量单位报价1DM-E2555-BYC51+AVRR版搬运分拣机器人套套件1. C51+AVRR二合一教学开发板，2. 两轮小车对象，3. QTI传感器模模块，4. 尼龙隔离片，5. 各颜色跳线，6. 3针公对公排针针，7. 10英寸的伺服服电缆延长线线，8. 定制金属手爪，9. 接头螺钉螺柱，10. 可充电电池，11. C51单片机机与小型机器器人制作电电子工业出版版社正式教材材，12. 仪表箱包装1套28002EC-CV7ARM Corrtex-MM3版搬运分拣机器人套套件1. ARM Corrtex-MM3教学开发发板2. 两轮小车对象，3. QTI传感器模模块，4. JLINK编程程器5. USB转串口通通讯线，6. 尼龙隔离片，7. 各颜色跳线，8. 3针公对公排针针，9. 定制金属手爪，10. 接头螺钉螺柱，11. 可充电电池，12. 基于ARM Corteex-M3的的STM322系列嵌入式式微控制器应应用实践电电子工业出版版社正式教材材，13. 仪表箱包装1套38003S30051摄像头图像采集集套件（可选，提高起起评分）1. 能以17帧每秒秒的速度跟踪踪用户定义的的颜色，寻找找到这个颜色色的中心点；80x1443的分辨率率；96000波特的TTTL串行通信信；2. 应用：可以跟踪踪用户定义的的颜色，如循循迹，分拣色色块等。1套26004DM-Yardd赛场图纸塑料（可提供电电子资料，自自行制作）1套805DM-Blocck搬运色块PVC质（可自自行制作）1套50 附配套学习教教材（电子工工业出版社）： 24 / 24