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1.內(nèi)容提要 本書首先介紹機(jī)器人競賽的緣起和國內(nèi)外主要機(jī)器人賽事概況；其次針對2018江蘇省大學(xué)生機(jī)器人競賽十大類近40個(gè)競賽項(xiàng)目，詳細(xì)介紹各項(xiàng)目競賽規(guī)則并提供相應(yīng)的初步解決方案及部分項(xiàng)目技術(shù)報(bào)告，指導(dǎo)參賽隊(duì)員設(shè)計(jì)機(jī)器人作品。機(jī)器人競賽對培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神發(fā)揮著重要作用，本書對推動(dòng)大學(xué)生機(jī)器人教育和競賽具有現(xiàn)實(shí)意義。 本書可作為機(jī)器人賽事制定競賽細(xì)則的指導(dǎo)書，也可供參加機(jī)器人競賽的指導(dǎo)教師和參賽者參考。 2.前言 2004年，作為東南大學(xué)RoboCup團(tuán)隊(duì)的指導(dǎo)教師，我參加了在南京郵電大學(xué)舉辦的首屆江蘇省大學(xué)生機(jī)器人競賽。十多年過去了，江蘇省大學(xué)生機(jī)器人競賽已經(jīng)成功舉辦了八屆。該競賽由江蘇省教育廳和江蘇省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)聯(lián)合舉辦，每屆競賽由江蘇省自動(dòng)化學(xué)會(huì)和江蘇省內(nèi)一所高校共同承辦。江蘇省自動(dòng)化學(xué)會(huì)專門成立了機(jī)器人競賽工作委員會(huì)負(fù)責(zé)該項(xiàng)賽事。 近幾年，智能制造2025和人工智能引發(fā)了機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)新高潮。2017年11月，江蘇省第八屆大學(xué)生機(jī)器人競賽在南通理工學(xué)院舉辦，當(dāng)時(shí)競賽工作委員會(huì)主任林錦國教授提議，隨著各個(gè)高校越來越多的機(jī)器人專業(yè)獲批，機(jī)器人教育亟須實(shí)踐創(chuàng)新項(xiàng)目的案例，出版一本機(jī)器人競賽相關(guān)的書籍，為參賽隊(duì)伍制作機(jī)器人作品提供思路，對推動(dòng)江蘇省各高校的機(jī)器人教育和競賽具有現(xiàn)實(shí)意義。 全書內(nèi)容主要分為總論篇和競賽項(xiàng)目篇兩個(gè)部分。 第一部分為總論篇（前3章），重點(diǎn)介紹機(jī)器人競賽的緣起、國際重大機(jī)器人賽事和國內(nèi)機(jī)器人主要賽項(xiàng)。旨在幫助讀者了解機(jī)器人競賽的發(fā)展史、項(xiàng)目設(shè)置和技術(shù)挑戰(zhàn)等方面的基本信息。 第一章對整個(gè)機(jī)器人競賽進(jìn)行概述，從1977年IEEE
Spectrum第一次提出“電腦鼠”競賽的概念出發(fā)，探究機(jī)器人競賽的緣起，并對機(jī)器人競賽的項(xiàng)目設(shè)置進(jìn)行簡單探討。
第二章介紹了國內(nèi)外主要的機(jī)器人賽事，包括1991年開始比賽的IARC國際空中機(jī)器人大賽；有著超過20年歷史的FIRA微型機(jī)器人世界足球錦標(biāo)賽和RoboCup機(jī)器人世界杯；
2002年開始的ABU Robocon
亞太大學(xué)生機(jī)器人大賽；2012年啟動(dòng)的DARPA機(jī)器人挑戰(zhàn)賽；2015年由大疆創(chuàng)新創(chuàng)辦的RoboMasters大賽和2015年開始的世界機(jī)器人大會(huì)上的“世界機(jī)器人大賽”。 第三章在回顧前七屆江蘇省大學(xué)生機(jī)器人大賽的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)總結(jié)了第八屆賽事，包括項(xiàng)目設(shè)立和參賽隊(duì)伍，并列出了每個(gè)參賽項(xiàng)目的前3名。 第二部分為競賽項(xiàng)目篇（第四章至第十三章），詳細(xì)介紹了江蘇省大學(xué)生機(jī)器人大賽十大類項(xiàng)目各個(gè)子項(xiàng)目的競賽規(guī)則和參考方案及部分項(xiàng)目的技術(shù)報(bào)告。 第四章工業(yè)機(jī)器人包括機(jī)器人裝配、雙機(jī)器人工作站、碼垛機(jī)器人和建筑工程師4個(gè)分項(xiàng)目。 第五章交通/物流機(jī)器人包括無人車多車交互賽、分揀搬運(yùn)機(jī)器人和智慧快遞等項(xiàng)目。 第六章安防/武術(shù)機(jī)器人包括排爆救援、密室奪寶、武術(shù)機(jī)器人和陣地攻防等項(xiàng)目。 第七章空中機(jī)器人包括室外空中巡防和室內(nèi)空中救援2個(gè)子項(xiàng)目。 第八章水中機(jī)器人包括管道巡檢和水下角力2個(gè)子項(xiàng)目。 第九章服務(wù)機(jī)器人包括醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人規(guī)定動(dòng)作項(xiàng)目和技術(shù)挑戰(zhàn)項(xiàng)目、人物識別挑戰(zhàn)賽、物品辨識挑戰(zhàn)賽等項(xiàng)目。
第十章體育機(jī)器人的子項(xiàng)目在10個(gè)大類中是最多的，包括機(jī)器人跳高、跳遠(yuǎn)，機(jī)器人越野，機(jī)器人足球（小型組），機(jī)器人高爾夫球賽，機(jī)器人競步，機(jī)器人體操等項(xiàng)目。 第十一章文化休閑機(jī)器人包括機(jī)器人舞蹈、機(jī)器人書法和機(jī)器人探險(xiǎn)游等項(xiàng)目。 第十二章仿真機(jī)器人包括機(jī)器人足球仿真和機(jī)器人救援仿真2個(gè)項(xiàng)目。 第十三章綜合類機(jī)器人包括機(jī)器人自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽和格斗機(jī)器人2個(gè)項(xiàng)目。 江蘇省自動(dòng)化學(xué)會(huì)機(jī)器人競賽工作委員會(huì)全體成員為本書的編寫提供了大力支持，特別是競賽工作委員會(huì)顧問張穎超教授和主任林錦國教授，一直在努力促成本書。還要特別感謝競賽工作委員會(huì)副主任南京航空航天大學(xué)的趙東標(biāo)教授和南京工程學(xué)院郁漢琪教授，還有南京師范大學(xué)申忠宇教授和南京郵電大學(xué)高翔教授，他們都為本書提出了寶貴的修改意見。另外，江蘇省大學(xué)生機(jī)器人競賽項(xiàng)目的所有裁判長也對本書的編寫給予了大力支持！這里一并感謝:高翔、陳磊、夏海洵、盧涌、王軍、朱恩亮、賈永興、王善華、夏慶鋒、張建兵、胡凱、楊雪、朱海榮、吳青聰、毛麗民、申忠宇、李漢軍、王程民、謝玲、梁志偉、錢厚亮。 最后特別感謝江蘇省自動(dòng)化學(xué)會(huì)理事長、東南大學(xué)費(fèi)樹岷教授在百忙之中抽出時(shí)間為本書作序。 作者2018年8月 3.序 源自1977年IEEE
Spectrum首次提出“電腦鼠”競賽的概念，機(jī)器人概念下的各種形式競賽于20世紀(jì)90年代開始在全世界范圍內(nèi)萌芽成長，經(jīng)過20多年的發(fā)展，現(xiàn)今的機(jī)器人競賽可謂多彩紛呈。大學(xué)生層次的機(jī)器人競賽，不僅對激發(fā)大學(xué)生在校期間科技創(chuàng)新精神起到促進(jìn)作用，也提升了他們對學(xué)習(xí)科技類知識的興趣。 人工智能的快速發(fā)展對機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的促進(jìn)是不言而喻的，這反過來也促進(jìn)了人們對機(jī)器人的高度關(guān)注和興趣，同時(shí)進(jìn)一步點(diǎn)燃了大學(xué)生參加機(jī)器人競賽的熱情。 2004年首屆江蘇省大學(xué)生機(jī)器人競賽，由江蘇省自動(dòng)化學(xué)會(huì)和南京郵電大學(xué)共同承辦。江蘇省大學(xué)生機(jī)器人競賽至今已成功舉辦八屆，最初每兩年1屆，2014年之后每年1屆。參賽隊(duì)伍不斷擴(kuò)大——從第一屆的17所高校65支參賽隊(duì)伍，到2017年第八屆的92所高校超過700支參賽隊(duì)；競賽項(xiàng)目也不斷加入新的賽項(xiàng)，首屆江蘇省大學(xué)生機(jī)器人競賽正式比賽不到10個(gè)項(xiàng)目，而即將舉辦的2018年第九屆省賽共有十大類近40個(gè)競賽項(xiàng)目。 該賽事不僅受到全省各高校的高度重視，也得到了大學(xué)生的積極參與和支持，激發(fā)了他們的科技創(chuàng)新的高度熱情和興趣。 江蘇省大學(xué)生機(jī)器人競賽組委會(huì)需面對越來越多的項(xiàng)目和更多的隊(duì)伍，為更好地推動(dòng)該賽事的健康發(fā)展，江蘇省自動(dòng)化學(xué)會(huì)組織編寫本書，作為江蘇省大學(xué)生機(jī)器人競賽指定參考書，不僅可以了解機(jī)器人競賽的發(fā)展、競賽類別、規(guī)則與項(xiàng)目設(shè)置等信息，同時(shí)對指導(dǎo)教師和參賽隊(duì)員起到良好的指導(dǎo)作用。通過競賽規(guī)則介紹與提供相應(yīng)的初步解決方案及部分技術(shù)報(bào)告，指導(dǎo)參賽隊(duì)員進(jìn)行機(jī)器人作品設(shè)計(jì)。本指導(dǎo)書具有很強(qiáng)的可讀性和指導(dǎo)性。我相信機(jī)器人競賽對培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐能力、科技創(chuàng)新精神的培養(yǎng)將發(fā)揮重要作用，本書對于推動(dòng)大學(xué)生機(jī)器人教育和競賽指導(dǎo)具有重大意義。 費(fèi)樹岷2018年8月于南京 4.目錄 第一篇總論 第一章機(jī)器人競賽概述002 1.1機(jī)器人競賽的緣起002 1.2機(jī)器人競賽的意義003 1.3機(jī)器人競賽項(xiàng)目設(shè)置004 1.4機(jī)器人競賽賽項(xiàng)分析005 第二章國內(nèi)外機(jī)器人賽事概覽006 2.1國際著名機(jī)器人賽事006 2.2國內(nèi)主要機(jī)器人賽事014 第三章江蘇大學(xué)生機(jī)器人競賽019 3.1江蘇大學(xué)生機(jī)器人競賽歷程019 3.2第八屆江蘇省大學(xué)生機(jī)器人大賽021 第二篇競賽項(xiàng)目 第四章工業(yè)機(jī)器人031 4.1機(jī)器人裝配031 4.2雙機(jī)器人工作站035 4.3固定式碼垛機(jī)器人040 4.4建筑工程師043 第五章交通/物流機(jī)器人046 5.1無人車多車交互賽046 5.2分揀搬運(yùn)機(jī)器人060 5.3智慧快遞065 第六章安防/武術(shù)機(jī)器人074 6.1排爆救援074 6.2密室奪寶080 6.3武術(shù)機(jī)器人綜單對打084 6.4武術(shù)機(jī)器人動(dòng)作投影090 6.5陣地攻防097第七章空中機(jī)器人114 7.1空中巡防（室外）114 7.2空中救援（室內(nèi)）117 第八章水中機(jī)器人121 8.1水中機(jī)器人管道巡檢121 8.2機(jī)器人水下角力123 第九章服務(wù)機(jī)器人127 9.1醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人（規(guī)定動(dòng)作）127 9.2醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人（技術(shù)挑戰(zhàn)）130 9.3人物識別挑戰(zhàn)賽135 9.4物品辨識挑戰(zhàn)賽138 第十章體育機(jī)器人142 10.1機(jī)器人跳高/跳遠(yuǎn)142 10.2機(jī)器人越野146 10.3機(jī)器人足球（小型組）151 10.4機(jī)器人高爾夫球賽155 10.5機(jī)器人競步160 10.6機(jī)器人體操167 第十一章文化休閑機(jī)器人172 11.1機(jī)器人舞蹈172 11.2機(jī)器人書法178 11.3機(jī)器人探險(xiǎn)游180 第十二章仿真機(jī)器人189 12.1RoboCup機(jī)器人3D足球仿真189 12.2RoboCup救援仿真193 第十三章綜合類機(jī)器人198 13.1機(jī)器人自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)競賽198 13.2機(jī)器人格斗搏擊199 附錄1 小型機(jī)器人足球比賽規(guī)則203 附錄2全國機(jī)器人專業(yè)高校名錄213 附錄3彩色圖表清單217參考文獻(xiàn)224 |
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