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硬件编程投篮挑战赛

选手根据所学知识,使用编程搭配各种相关外设硬件及传感器,设计一个可以完成收集、投射篮球等任务的作品,考验学生对各种电子硬件及各类传感器的认知和对硬件编程的使用熟练度,以及对机械结构、物理性质的综合理解和运用,提高学生的计算思维、硬件编程能力和机械结构搭建能力。

一、比赛器材

(一)为保证比赛公平性,小学组、中学组需使用单独的开源硬件进行比赛,不允许多人共用一套参加比赛。

(二)比赛器材需使用开源核心主控板及其拓展主板,比赛器材编程需使用创客离线编程工具。

(三)比赛可使用的外设硬件模块均要求带有标准防反接接口及专门连接线,避免现场出现硬件短路及相关问题导致作品无法正常运行。

(四)比赛装置模型中所含的硬件设备需兼容创客离线编程工具。

(五)比赛所使用的电池为动力不大于DC3.75V电池。

(六)比赛所使用的动力元件为标准360度舵机或积木电机,不可使用高功率电机。

(七)比赛装置结构材料使用拼插类积木,现场不提供辅助材料。

二、比赛规则

   (一)小学组

    1.比赛场地及环境

比赛场地如图1.1所示,场地尺寸为1350mm X 1050mm。

图1.1“小学组”比赛场地

比赛场地环境为冷光源,低照度、无磁场干扰。由于一般赛场环境的不确定因素较多,例如:场地表面可能又纹路和不平整,光照条件有变化等等,参赛队在设计作品装置时应充分考虑各种应对措施。

2.场上要素

图1.2比赛场地分布

    3.篮球

赛前选手将获得15个“篮球”,直径为40mm,颜色分别为黄色与白色(如图1.3所示),队伍需要在比赛时手持10个黄色篮球与5个白色篮球。

图1.3黄色篮球(左)与白色篮球(右)

    4.篮球框

“篮球框”为场上有效得分判断装置(如图1.4所示),数量为1,篮球框放置于场地篮球框放置区,并使用双面胶粘连在场地上。选手装置需要把篮球投射进入篮球框前的杯子内部。

图1.4篮球框

    5.套件要求

(1)整体尺寸在地面垂直投影不超出250mm X 250mm(长 X 宽),比赛过程中不得大于此尺寸;

(2)只允许使用共计不超过1个控制主板,其他传感器、电机、舵机数量不限,控制器需支持离线通信功能;

(3)搭建器材仅限使用拼插类积木搭建,不得使用扎带、铆钉、胶水、胶带等辅助连接材料;

(4)制作的作品拥有独立放置于平面并移动的能力,不会因为发生投篮动作后倾倒;

(5)制作的作品需拥有储存篮球的能力,并且每次储存数量不少于3个;

(6)比赛过程中只能通过物理弹性形变后产生的抛投、击打、弹射三种方式中的其中一种投出篮球,弹性橡皮筋参考图1.5,不得使用倾倒的方式滑出篮球,否则将判定得分无效;

(7)比赛过程中需保持作品为一个稳定且牢固的整体结构;

(8)比赛过程中每个队伍只能有1个作品,比赛过程中不允许更换作品,在检录合格后放置封存区;

图1.5橡皮筋圈

    6.比赛任务

比赛时间3分钟,参赛队员需遥控控制作品移动到指定投篮区进行投篮,作品与图纸接触点不得超出投篮区范围(如图1.6、1.7所示);选手需把不少于3个篮球放置于作品中,作品需自动获取自身存放的篮球并及进行投射动作,每次只能投射一个篮球,每个投篮区只能投射3个任意颜色篮球,多投或少投均视为无效球,篮球直接投射到球筐内得分。黄色篮球得分系数为1,白色篮球得分系数为2,已经投出的篮球不得重复使用;

图1.6有效投篮范围    图1.7无效投篮范围

    7.比赛进程

赛前检录:

比赛队伍会接受专门的作品检录,错过检录或检录不合格的队伍,将会失去比赛资格,通过检录的队伍选手才能进入比赛现场。注意事项如下:

(1)每个队伍的参赛选手最多携带1台作品及1个遥控器参加比赛并进行检录;

(2)作品尺寸检测方法:将作品放进内侧面尺寸为250mm X 250mm(长 X 宽)的亚克力框内,能轻松放进方盒且能存放不少于3个球不掉落的作品判为尺寸合格;

(3)检录后出现作品无法正常运行的状况,参赛选手可以选择自行修复并重新检录合格后继续参加比赛或放弃比赛,队伍承担相应后果;

比赛准备阶段:

(1)参选队伍选手需要在赛前完成参赛作品的组装、调试与比赛相关程序下载(留意各镇街科技教育群通知)等准备工作;

(2)比赛检录后选手有3个球进行试投,试投后允许参赛选手调整作品,调整后需重新检录尺寸。

(3)比赛前选手需确认场地状态(如篮球框是否与场地纸粘连、杯内是否有篮球、所有颜色篮球是否充足),如有异常,可向裁判员提出;

比赛阶段:

(1)选手到达比赛场地后先把作品放置在投篮区且放入不少于3个球于作品内准备投篮;

(2)裁判发出开始指令后,选手打开主板开关运行程序并遥控控制移动作品进行瞄准,移动过程中,作品与场地纸接触点不得超出作品摆放区的黑色线外,否则判定投篮无效;

(3)在比赛过程中,作品需自动从自身的存球结构中获取篮球,获取过程中掉落在场地中的篮球会判定为篮球已投出,该篮球不能再次使用。

(4)参赛选手应能及时补充篮球进入作品自身存球装置内;

(5)作品在每个区域投射结束后只能通过遥控移动到下一个投篮区;

(6)选手需要让作品按顺序完成五个投射点的投篮动作,包括0°、45°、90°、135°和180°,每个角度仅能投射3球,少投作废,多投无效;

比赛结束:

(1)比赛在临近3分钟时,裁判员将进行报时1分钟,30秒以及10秒倒计时,当收到“比赛结束”信号,参赛选手应立即停止动作,等待裁判记录成绩;

(2)信号发出后,如已经投射出去的篮球正常计分,未投射出去的篮球则判定为无效篮球;

(3)选手签字确认成绩后,可以携带作品返回到封存区,选手放好作品后回到备赛区;

比赛中断:

当以下情况发生时,裁判员有权中断比赛:

(1)安全隐患-场内出现针对场地、参赛选手和作品的安全隐患。

(2)不可控因素-场地内出现其他无关物品进入场地时导致影响比赛正常进行的。

(3)道具缺失或损坏-场地道具缺失或损坏导致无法正常进行比赛。

(4)当收到裁判员比赛中断信号,参赛选手应立即迅速停止比赛作品动作,且不可以接触场内物品。比赛中断后,有以下处理办法:

(5)继续比赛-在比赛中断且可以在处理完意外状况之后继续进行比赛的情况下,选择从比赛中断的时间开始继续比赛。比赛中断时会停止计时,比赛恢复后会继续计时;

(6)重赛-重赛原因为现场工作人员、系统、现场控制或场地本身失误。作品本身出现的意外行为不会造成重赛;作品引起的失败,如电池电量不足、程序崩溃、作品结构损坏等都不会造成重赛。

   8.作品故障及处理办法

比赛过程中当作品死机、失控、损坏等故障发生时选手可示意裁判,在裁判允许后,参赛选手须自行排除作品故障并进行修复,修复完成后将作品重新放好;比赛时间不暂停。

   (二)中学组

    1.比赛场地及环境

比赛场地如图1.8所示,场地尺寸为1400mm X 1050mm。

图1.8“中学组”比赛场地

比赛场地环境为冷光源,低照度、无磁场干扰。由于一般赛场环境的不确定因素较多,例如:场地表面可能又纹路和不平整,光照条件有变化等等,参赛队在设计作品装置时应充分考虑各种应对措施。

2.场上要素

图1.9比赛场地分布

   3.篮球

赛前选手将获得20个“篮球”,直径为40mm,颜色为黄色(如图1.10所示),所有篮球初始均放置在比赛场地取球区内。

图1.10黄色篮球

    4.篮球框

“篮球框”为场上有效得分判断装置(如图1.11所示),数量为1,篮球框放置于场地篮球框放置区,并使用双面胶粘连在场地上。选手需要把篮球投射进入篮球框前的杯子内部。

图1.11篮球框

    5.作品要求

(1)作品整体尺寸在地面垂直投影不超出300mm X 300mm(长 X 宽),比赛过程中不得大于此尺寸;

(2)作品只允许使用共计不超过1个控制主板,其他传感器、电机、舵机数量不限,控制器需支持离线通信功能;

(3)搭建器材仅限使用拼插类积木搭建,不得使用扎带、铆钉、胶水、胶带等辅助连接材料;

(4)作品拥有独立放置于平面并移动的能力,不会因为发生投篮动作后倾倒;

(5)作品需拥有收集及储存篮球的能力,并且每次储存数量不少于3个;

(6)比赛过程中作品只能通过物理弹性形变后产生的抛投、击打、弹射三种方式中的其中一种投出篮球,弹性橡皮筋如图1.12所示,不得使用倾倒的方式滑出篮球,否则将判定得分无效;

(7)比赛过程中需保持作品为一个稳定且牢固的整体结构;

(8)比赛过程中每个队伍只能有1个作品,比赛过程中不允许更换作品,作品在检录合格后放置封存区;

图1.12橡皮筋圈

   6.比赛任务

比赛时间3分钟,参赛队员需遥控控制作品移动并收集篮球到作品内进行限时投篮,作品可以在场地内任意位置进行投篮,但不得进入橙色投篮禁区,每次只能投射一个篮球,投篮作品所在位置将为得分点,篮球直接投射到球筐内得分。作品在禁区以外并且在三分线内投篮成功得分为2(如图1.13所示),作品在三分线外投篮成功得分为3(如图1.14、1.15所示),已经投出的但未产生进球的篮球可重复使用;

图1.13有效投篮范围

图1.14有效投篮范围      图1.15无效投篮范围

   7.比赛进程

赛前检录:

(1)比赛队伍会接受专门的作品检录,错过检录或检录不合格的队伍,将会失去比赛资格,通过检录的队伍选手才能进入比赛现场。注意事项如下:

(2)每个队伍的参赛选手最多携带1台作品及1个遥控器参加比赛并进行检录;

(3)作品尺寸检测方法:将作品放进内侧面尺寸为300mm X 300mm(长 X 宽)的亚克力框内,能轻松放进方盒的作品判为尺寸合格;

(4)检录后出现作品无法正常运行的状况,参赛选手可以选择自行修复并重新检录合格后继续参加比赛或放弃比赛,队伍承担相应后果;

比赛准备阶段:

(1)参选队伍选手需要在赛前完成参赛作品的组装、调试与比赛相关程序下载(留意各镇街科技教育群通知)等准备工作;

(2)比赛检录后选手有3个球进行试投,试投后允许参赛选手调整作品,调整后需重新检录尺寸。

(3)比赛前选手需确认场地状态(如篮球框是否与场地纸粘连、杯内是否有篮球、所有颜色篮球是否充足),如有异常,可向裁判员提出;

比赛阶段:

(1)选手到达比赛场地后先把作品放置在场地内任意位置内准备;

(2)裁判发出开始指令后,选手打开主板开关运行程序并遥控控制移动作品并进行收集篮球和投射篮球;

(3)作品在收集时可以进入禁区收集篮球,但注意投射时如果作品底座接触面进入禁区进行投射,该球投射被视为无效投篮;

比赛结束:

(1)比赛在临近3分钟时,裁判员将进行报时1分钟,30秒以及10秒倒计时,当收到“比赛结束”信号,参赛选手应立即停止作品动作,等待裁判记录成绩;

(2)信号发出后,如已经投射出去的篮球正常计分,未投射出去的篮球则判定为无效篮球;

(3)选手签字确认成绩后,可以携带作品返回到封存区,选手放好作品后回到备赛区;

比赛中断:

当以下情况发生时,裁判员有权中断比赛:

(1)安全隐患-场内出现针对场地、参赛选手和作品的安全隐患。

(2)不可控因素-场地内出现其他无关物品进入场地时导致影响比赛正常进行的。

(3)道具缺失或损坏-场地道具缺失或损坏导致无法正常进行比赛。

(4)当收到裁判员比赛中断信号,参赛选手应立即迅速停止比赛作品动作,且不可以接触场内物品。比赛中断后,有以下处理办法:

(5)继续比赛-在比赛中断且可以在处理完意外状况之后继续进行比赛的情况下,选择从比赛中断的时间开始继续比赛。比赛中断时会停止计时,比赛恢复后会继续计时;

(6)重赛-重赛原因为现场工作人员、系统、现场控制或场地本身失误。作品本身出现的意外行为不会造成重赛;作品引起的失败,如电池电量不足、程序崩溃、作品结构损坏等都不会造成重赛。

   8.作品故障及处理办法

比赛过程中当作品卡球、死机、失控、损坏等故障发生时选手可示意裁判,在裁判允许后,参赛选手须自行排除作品故障并进行修复,修复完成后将作品重新放好;比赛时间不暂停。

(三)比赛评比

    1.比赛评分

小学组计分细则如下:

计分项单项得分最高分
1个黄色篮球投进篮框内得分0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1010
1个白色篮球投进篮框内得分0,2,4,6,8,1010

中学组计分细则如下:

计分项单项得分最高分
2分区篮球投进篮框内得分0,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,36,38,4040
3分区篮球投进篮框内得分0,3,6,9,12,15,18,21,24,27,30,33,36,39,42,45,48,51,54,57,6060

比赛排名:

小学组:按最终得分成绩作为排名依据,如得分相同则取时间较短排名靠前,如得分时间相同则取白球进球数多排名靠前。

中学组:按最终得分成绩作为排名依据,如得分相同则取时

间较短的排名靠前,如时间相同则取三分球进球数排名靠前。