智能车竞赛接入工程训练竞赛相关事项-建议稿件
简 介： 对于智能车竞赛与工训竞赛在教指委指导下完成相互结合方面进行初步的规划。
关键词： 智能车竞赛，工训竞赛
§01 背景介绍
一、全国大学生智能车竞赛
全国大学生 智能车竞赛 最初是由教育部委托自动化大类高等学校教育指导委员会举办的竞赛，从2020年，该竞赛转由中国自动化学会举办。在今年，教育部邀请各个教育指导委员会设计新的赛项进入 全国大学生工程训练综合能力竞赛。 为此自动化大类教指委与智能车竞赛秘书处商议如何将智能车竞赛经过变革进入教育部工程训练综合能力竞赛。
▲ 图1.1 全国大学生智能车竞赛秘书处进行讨论
训练教学指导委员会 在2021年举行的比赛官方网站为： 全国大学生工程实践与创新能力大赛
二、加入工训竞赛相关讨论
在10月16日， 智能车竞赛组委会召开了竞赛研讨会 ，除了对明年（第十七届智能车竞赛）赛题内容、 竞赛组织工作 等方面进行讨论之外，还对于如何将智能车竞赛结合到工训竞赛方面进行了初步的探讨。
▲ 图1.2.1 10月16日在芜湖安徽工程大学召开的智能车竞赛技术研讨会
1、加入工训竞赛正面意见
以下是部分老师给出的智能车竞赛加入工训竞赛赛道的意见：
1、我们自动化类教指委在考虑把我们的竞赛纳入到教育部工训竞赛中，非常好！
2、但不是在教育部工训竞赛中今天增设一个我们自动化类教指委的竞赛、明天又可以轻轻松松被批准增设一个的，因此，我们要珍惜这次增设的机会。
3、该《人机协作自动化系统创新大赛(拟)》很好，但需要考虑：
（1）我们智能车竞赛竞速组的公平性是非常好的，但该文件的公平性需要重点体现；
（2）“实机竞技”的成本如何，购买的价格高会影响参赛学生的受益面和指导老师经费申请；
（3）该文件的“赛事总决赛”的时间定于10月份欠妥。
4、建议珍惜这次增设的机会，把智能车竞速组整体纳入教育部工训竞赛，该文件的赛事文件完善后放在教育部工训竞赛“自动化类赛项”的其中一个组别。
5、工训比赛在排行榜可能比重也比较大。可以发挥对参赛学校更大的号召力。
▲ 图1.3.2 iFlyGo桌面机械波完成围棋的摆放
2、加入工训竞赛反面意见
下面是部分参加研讨会教师提出的反面意见：
1、觉得对大赛没太多好处。本身做这个比赛就应该降低功利。为了功利，把比赛加入工训，背道而驰了啊。
2、很多学生就是不想参加工训大赛，觉得智能车是在设计方更好，对专业方面更有促进，才来参加智能车的。
3、就学校内组织而言，我们每个学院专项负责一个学科竞赛，如果并入工训比赛，那估计很多老师的指导积极性也会降低，毕竟竞赛的面向对象和竞赛规模和现在是不一样的。
4、对的工训比赛的负责单位是否允许其他单位组织竞赛的一个赛项也是打问号的，这些问题在学院层面极容易造成矛盾。
5、 这也是一个方面，但最主要的，其实是学生层面。学生参赛现在都很慎重，因为确实是要耽误学习时间，所以一般都是选择质量高的，工训大赛在学生中口碑没有智能车好。
6、对，我觉得现状挺好啊。我们是比赛，又不是发福利。考虑比赛本身的组织和质量，比考虑比赛的什么背书、盖章之类的重要啊！就算证书没有教育部的章子，依然有很多优秀的学生参加，也能围绕们提供教育平台。更何况，智能车的底子、基础、口碑一直都很好，为什么要妄自菲薄呢？
由于参加这次智能车竞赛讨论只是很少学校的组织和带队教师代表，特别是参与积极性比较高，成绩比较好的学校，因此上述的正反两方面的建议实际上并不能够代表广大参加竞赛学校全部意见和建议。因此关于如何将大赛与工训比赛相结合还需要自动化教指委、自动化学会从更顶层的角度来进行设计和规划。
三、人机协作竞赛草案特点
自动化教指委初步制定了“人机协作竞赛赛题”，用于加入教育部工训赛道竞赛。其中主要内容参见附件1：人机协作自动化系统创新大赛。
以移动平台（机器人）为载体的比赛内容，在往届智能汽车竞赛中多次出现在创意组比赛中。比如在第13，14接种的室内对弈组别。
▲ 图1.2.2 第十四届全国大学生智能车步步为营对抗赛
人机协作自动化系统创新大赛草案中定义了运动机器人平台完成拼图对抗过程，相比于之前智能车竞赛创意组竞赛中“步步为营”中，在此草案中提出了以下创新之处：
- 增加了虚拟仿真过程：在熟悉机器人软硬件平台基础上，针对拼图任务完成机器人运动与操作轨迹规划；实现不同层级对机器人无人系统的控制；
- 增加人机交互部分：充分发挥不确定任务下人与机器在运动控制方面各自优势的结合；
- 更加复杂识别任务： 由于拼图需要对物体拆成散件的物体进行识别，定位，这一点比起之前的机器人对弈过程在目标识别方面有了更强的要求。
§02 工训结合方案
一、基本结合方案
全国大学生智能车竞赛经过16年的组织和实践，现在具备了两个大类（基础竞速组与创意提高组）十个竞赛子项的比赛形式。依照现在比赛规程，丰富的内容可以适应在校不同年级学生、不同层次的需要，即扩大了参与队伍数量又避免同校内卷。
面对每两年一次的工训比赛，现有智能车竞赛采用以下的方式与其进行结合：
- 将智能车竞赛的创意提高组的比赛作为工训竞赛基本命题与组织方式，按照现在比赛组织方式每年都组织比赛。对于每两年一次的工训比赛，在比赛年限中作为工训正式比赛项目组织比赛；在没有比赛年限中，则作为赛题创新与培训进行测试选拔赛；
- 仍然保留原有的智能车竞赛基础竞速组，遵照智能车竞赛原有宗旨，达到培养大学生综合知识运用能力和基本工程实践能力的目标，为学生参加工训赛道竞赛培养基本能力。
上述结合方案可以更好发挥两个赛事优势并实现互补，所需要改动较小。一方面可以更好发挥工训赛对智能车竞赛参赛学校的号召力，提供更长久发展的基础保障，对智能车竞赛在竞赛内容和组织形式推进进行改革；另一方面也可以基于智能车竞赛在创意组别命题经验、广泛的参与基础等方面提高参加工训赛的规模与水平。
二、智能车竞赛相关调整
为了配合与工训竞赛结合，原有的智能车竞赛需要在组织架构、竞赛内容与奖项设置以及承办和比赛流程方面作出相应的调整。
1、竞赛领导与组织架构
依靠自动化类专业教学指导委员会、自动化学会负责指导下，成立竞赛组织委员会、竞赛秘书处。
1、竞赛组织委员会
智能车竞赛的组织委员会是由自动化学会、自动化教指委、竞赛承办学校相关领导和专家以及竞赛秘书处成员组成，负责决定竞赛的重要事项并指导竞赛组织工作流程，讨论确认每年竞赛承办学校单位。
可以在现有的组织委员会的基础上扩增工程训练竞赛相关委员，比如清华大学工程训练中心负责人等。
2、竞赛秘书处
竞赛秘书处是本竞赛的常设组织与运行机构。在自动化教指委领导下，直接负责各届竞赛的组织工作，包括确认竞赛内容、比赛知道与赛后总结等。竞赛秘书处设立技术组、宣传组和综合组：分别在竞赛总体方案设计、赛题内容预研和命题、制定竞赛细则、落实竞赛物资与技术培训、竞赛宣传报道、网站维护以及相关出版物发行等。
为了便于协调竞赛工训竞赛关系，在竞赛秘书处增加工训竞赛相关负责人员，在协调竞赛规则、竞赛承办与宣传方面进行沟通，制定计划。
2、竞赛内容与比赛模式
可以继续保留原有的智能车竞赛基础竞速组别各子项比赛内容、分赛区与总决赛比赛模式和相应的奖项设置。对于创意提高组，需要在比赛时间、奖项设置与评选方法做出相应的调整。
- 在工训比赛年限：创意组比赛的时间、奖项设置和评选办法在与工训竞赛整体进展进行协调进行修改；
- 在工训不进行比赛年限：还是遵循往届智能车竞赛的方式，安排在暑期进行。在赛题内容方面为下一年工训比赛做相应的测试与预选赛，同时在比赛相关物资、技术平台以及学习培训方面做好准备。
※ 附件内容 ※
一、附件一：人机协作自动化系统创新大赛
人机协作自动化系统创新大赛方案
一、 竞赛目的
目前，在智能制造、居家服务等领域，越来越多的场景中，均需要智能机器人与人类用户共同组成人机一体化的智能系统，实现复杂的、随机的、变化的控制任务，既体现机器人的操作精确性、稳定性与智能性，又能充分发挥人类的经验与灵活性。
该项竞赛通过竞技的形式，让学生实现一套机器人与人协作完成任务的系统，系统需要充分考虑任务的不确定性、人类操作指令的模糊性，并且在充分考虑人安全性的前提下，以最快速度、最高质量完成最终的任务为目标。
二、 竞赛形式
“人机协作自动化系统创新大赛”通过虚拟仿真与实机竞技的方式，来实现人与机器人协作完成“拼图任务”，比赛涉及实时图像处理、机器人规划与控制、力位混合控制、碰撞检测与安全等多项关键技术。
竞赛考察学生能力包括：
- 系统设计能力，需要学生设计人机协作整体系统；
- 图像处理与识别算法开发能力，需要利用摄像头识别拼图、获取其位置与姿态；
- 控制系统开发能力，对机器人进行编程，实现动作规划与控制；
- 人机交互能力，考虑人机交互的方式与手段，并进行人为因素的系统冗余性设计。
三、 虚拟环境
通过一套虚拟环境，仿真4-5轴的机器人，利用视觉引导的方式抓取零散的拼图模块，并将其摆放至合理位置，实现完整图像的拼接，训练学生掌握机器视觉识别与定位、运动学控制、机器人视觉控制算法的集成应用等知识技能。
该虚拟环境可实现三个层次实验与任务考察：
- 第一层，为“机器人基础认知与操作”，以熟悉认知机器人软硬件平台、视觉控制算法原理与功能参数为主要任务；
- 第二层，为“视觉引导的机器人运动规划与控制实验”，通过对已知、已建模的零散拼图模块的在线实时识别，规划机器人运动与操作轨迹，实现对完整拼图的复原；
- 第三层，为“任务级的规划与控制实验”，通过对未知的、没有模型的零散拼图模块的在线识别与学习，完成对未知拼图的复原。最终通过多层实验，实现学生对不同层级机器人控制方法的掌握能力。
四、 实机竞技
实机竞技中，将采取两支队伍同时上场，两两对抗的形式，两队均由一名队员一名机器人组成：
- 比赛开始时，由裁判选择该场比赛两队需要完成的两套拼图，并以打乱模块顺序的形式提供给比赛双方；
- 由双方队员依次拿取一个拼图模块，并交由己方的机器人完成拼图，比赛先行一方有从两套拼图中选择其中一套的权利，以所选的第一块拼图模块为准；
- 比赛采取“棋类比赛”的计时制，待对方机器人完成一个拼图操作后，即为“一步”，由机器人拍下计时器，比赛时间换为对方操作、开始计时；
- 比赛过程中，如果有一方队员错拿对方拼图并交由己方机器人，此时如果己方机器人识别出错误、可选择退回该拼图模块，也为“一步”操作完成；
- 比赛结束后，完成拼图且时间最短者获胜。若双方均未全部完成，则由裁判判别完成拼图零件模块数多者获胜（或同样拼图零件数时、耗时最短者获胜）。
五、 队员与队伍要求
参赛队员应为普通高等院校正式注册的全日制在校大学生，按学校为单位组队参加，每个院校最多派一支队伍参加，并由该校相关专业教师担任该队伍的指导教师。
参赛队员以本科三年级学生为宜，且已经具备以下基本能力：
- 基础数学、机器人建模与控制、机器视觉等基础知识；
- 熟悉各种编程工具与编程技巧；
- 了解控制系统组成与部件特点；
- 掌握工业机器人、视觉引导与控制等相关技术。
六、 赛事规划
- 2021年12月前：赛事规划与讨论、开始宣传推广
- 2022年1月-3月：赛事仿真平台设计、实机平台选型
- 2022年4月-7月：赛事预报名，开始队伍培训、技术训练
- 2022年8月：赛事预选赛
- 2022年10月：赛事总决赛
2021年10月15日
二、竞赛相关链接
- 2021年北京市大学生工程实践与创新能力大赛竞赛方案
■ 相关文献链接:
- 智能车竞赛相关的教高司公函：公函[2005]201号文、教高司[2005]13号
- 全国大学生工程训练综合能力竞赛
- 训练教学指导委员会
- 全国大学生工程实践与创新能力大赛
- 会开了一天，赛题有结果了吗？
- 关于全国大学生智能汽车竞赛有关问题的建议
- 2021年北京市大学生工程实践与创新能力大赛竞赛方案
● 相关图表链接:
- 图1.1 全国大学生智能车竞赛秘书处进行讨论
- 图1.2.1 10月16日在芜湖安徽工程大学召开的智能车竞赛技术研讨会
- 图1.3.2 iFlyGo桌面机械波完成围棋的摆放
- 图1.2.2 第十四届全国大学生智能车步步为营对抗赛
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