1.简介
自主式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)是水下机器人的主要类别之一,集成了控制器、传感器、计算机软件、能源,具备自主感知和智能决策能力。实现自主航行的同时,可执行大范围航行探测任务,如海洋航测、目标搜寻、海底勘探等。
本次竞赛通过检验AUV完成各种水下任务的情况,来评判AUV的感知、智能控制的能力。比赛任务包括过资格赛门、撞球、精准作业、听声浮圈等,水下Aruco标记将帮助引导AUV完成前三个任务;Aruco标记或37.5kHz声学信标将引导AUV完成最后的浮圈任务。
1.1场地介绍
场地长度不小于20m,宽度不小于8m,水深度范围为1.3m-2.8m。
图1 场地示意图
1.2比赛要求
1.2.1 尺寸与重量要求
机器人空气中基准重量为30kg,低于30kg将进行相应加分;超出30kg将进行相应扣分。机器人超出重量不得大于45kg,否则将不允许参赛。
机器人必须能够放进1000mm×1000mm×2000mm的长方体中。
参赛队可以使用两台机器人,但总质量和总体积需满足上述要求。
1.2.2 供电需求
仅限于电池供电,不可使用220v供电,电池电压不得超过72V。
1.2.3 安全开关
每台机器人都需携带一个稳定可靠的安全(急停)开关,位于机器人外部醒目的位置,潜水员可以轻易的操作,用于紧急情况时的系统停机,停机后所有的推进器都需要停止。
1.2.4 其它
(1)AUV比赛过程中,除了投掷的球,不可丢弃任何物体进入水池中。在比赛过程中不能有油液等污染物渗漏。
(2)AUV在比赛过程中,机器人一旦出水,比赛终止。
(3)AUV在比赛过程中,AUV必须保证完全自主运行,参赛队伍不能以任何装置触及池水,不可使用任何无线通讯装置对机器人进行遥控控制。
(4)总时间为30分钟,10分钟为调试准备时间,20分钟为比赛时间。参赛队宣布开始比赛,裁判开始计时20分钟。AUV需要在竞赛开始后10分钟内通过资格赛大门,当机器人任一部位出水即认为比赛结束。
(5)如果对本次比赛结果不满意,可随时终止,进行下一次比赛。参赛队员宣布终止本次比赛时,20分钟计时暂停,本次获得的分数作废。由工作人员打捞机器人,将机器人交与参赛队员时20分钟计时继续。
(6)可指定一名参赛队员与裁判进行沟通,在赛前进行抽签,在赛中可与裁判沟通停止比赛。
(7)仅仅在四项任务都获得分数后结束比赛才能获得时间加分。
2.比赛任务
2.1过资格赛门
2.1.1简要说明
机器人必须从资格赛门内通过,才能进行接下来的比赛,并进行计分,否则即使完成后续任务也不会计分。
2.1.2道具说明
资格赛方形大门是由PVC管制成,包括橙色立柱和有浮力横梁,门的颜色为橙色,尺寸为2500mm × 1500mm,具体尺寸如下图所示:
图2 资格赛大门
门后的Aruco标记(如图所示)用于机器人的定位和定向使用,水池中的不同Aruco标记图形均不同,Aruco标记的方向指明了下一个任务的方向,Aruco标记板的大小是400mm×400mm,旋转角度范围为-180°~+180°。其摆放位置如下图所示。
图3 定向用Aruco标记
图4 二维码摆放方式及位置
2.1.3规则说明
AUV在启动区域内完成下潜,开始执行任务,如果在启动区域外浮出水面,将被判为比赛结束。
过门环节得分=(基础分+挑战分)×难度系数,从水下穿过门就可以获得基础分和后续项目的比赛资格。
挑战分-花式过门:机器人可在过门的同时令航向朝同一方向旋转(两种旋转方式二选一)。其中水平旋转(z轴),每旋转四分之一周可以得25分,最高200分,但反向旋转会将分数扣回。机器人也可在过门时横滚旋转(x轴或y轴),其中每旋转四分之一周可以得50分,最高为400分,但反向旋转会将分数扣回。
具体分数请阅读详细评分规则。
2.2撞球
2.2.1简要说明
机器人按照上场前抽签得到的顺序撞击水中浮球来获取更高的分数。
如果未按照顺序撞球,则获得的分数将降低。
撞球后方的Aruco标记将引导AUV至下一个任务,其中Aruco标记的大小是 400mm × 400 mm,旋转角度范围为-180 度到 180 度。
2.2.2道具说明
池中将布置三个不同颜色的浮球,每个浮球都拴着一根线,另一端被重物固定在池底。浮球距离水面0.6m~1.2m不等,浮球高度不同。如图所示:
图5 浮球示意图
3个直径为295毫米的标准充气浮子作为球。在绳索和负载的帮助下,将球安装在不同深度的水中,浮子中心之间的水平距离约为2m。
2.2.3规则说明
机器人触球即可获得基础分,赛前将通过抽签获得触球顺序,如果按顺序触球则可以得到加分。
撞球任务后方Aruco标记指明了下一个任务的方向。
图6 水下精准作业定位用Aruco标记
具体分数请阅读末尾处详细评分规则。
2.3水下精准作业
2.3.1简要说明
机器人从水底陈列筐中抓取白色的小球,并将小球投入收纳筐中。放入越小的收纳格中,得分越高。
机器人除自身可携带一枚黄色小球外,可额外从陈列筐中获取3枚白色小球进行投掷。附近布置有Aruco标记,Aruco标记的方向指明了下一个任务的方向。
收纳筐附近布置有声学信标,频率为30kHz。
2.3.2道具说明——收纳筐
池底将布置1个陈列筐,水中为负浮力,陈列筐放置3枚白色高尔夫小球,具体尺寸如下图所示:
图7 水底高尔夫球 陈列框
池底将另外布置一个收纳筐,上面有大小不同的三个收纳格,水下机器人需要抓取水底的高尔夫球后放入收纳筐的收纳格中,如下图所示:
图8 收纳筐
图8 收纳筐尺寸示意图(单位mm)
图10 水下30K声学信标
水下精准作业区域布置有30k CW信号声信标,帮助对精准作业区域进行定位。
图11 水下精准作业定位用Aruco标记
水下精准作业区域布置有定位Aruco标记,具体的Aruco标记需进一步确定,帮助机器人对自身进行定位。
2.3.3规则说明
机器人将小球投入任何一个收纳格都可以得分,将小球投入更小的收纳格可以获得更高的分数。
2.4听声浮圈
2.4.1简要说明
机器人需要通过37.5kHz声音引导到达终点圈下沉,从水面的圆圈中浮出,完成比赛。这个圈固定在表面上。圈下方是一个以 37.5 kHz频率运行的声学信标,信标设置在一个红色圆盘上,也可以用该圆圈作为机器人光标定位的手段。
2.4.2道具说明
图12 终点听声浮圈道具示意图
图13 37.5k CW信号声信标
水面圈下方布置有37.5kHz CW信号声信标用于机器人的制导,同时声学信标底部有红色圆盘,方便机器人进行定位,红色圆盘的直径为 400mm。
该框是由8根长度约为620mm的PVC管组成的正八边形。
图14 上浮框示意图
(由于60°弯头不易购买,故更改为八边形)
2.4.3规则说明
机器人从圈中浮出,保持至少3秒,认为是一次成功的上浮,如果从圈中浮出时没有触碰到圈,获得全部的分数,如果部分触碰到圈,获得部分分数。
AUV完成所有任务后,在终点圈外再次浮出水面,同时申请比赛结束。裁判停止计时。其余时间折合“剩余时间加分”。
3.评分规则
总分由20分钟内完成的工作分与奖励分之和组成,其中奖励分只有在20分钟内完成所有任务,才能获得“剩余时间加分”。成绩按总分进行排序
上述图片仅供参考,比赛以实物为准。
最终解释权归大赛组委会所有。