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第十四届中国青少年机器人竞赛创意比赛主题与规则

来源:    作者:合肥奥数网编辑   2013-10-10 11:47:01

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  合肥奥数网讯:第十四届中国青少年机器人竞赛机器人创意比赛主题与规则

  1 关于机器人创意比赛

  机器人创意比赛是基于每年一度的中国青少年机器人竞赛的主题与规则,组织在校中小学生机器人爱好者,花费6个月左右的时间,在课题导师或教练员的指导下,在学校、家庭、校外机器人工作室或科技实验室,以个人或小组的方式,进行机器人的创意、设计、编程与制作,最后提交机器人实体作品参加中国青少年机器人竞赛组委会举办的机器人创意比赛活动。

  机器人创意比赛对于培养学生学习与综合运用机器人技术、电子信息技术、工程技术,激发创新思维潜能,提高综合设计和制作的能力极为有益。

  本届比赛规则在终评阶段的现场问辩环节有重要变更,希望阅读时特别予以注意。

  2 主题 ——“助老助残机器人”

  2.1主题简介

  “助老助残机器人”与第十三届FLL比赛“关爱老人”、创意比赛“社区志愿者”的这两个主题是互有关联的,在机器人的概念上存在交集,因此可以说是上述两个主题的延续和深化。本主题对促进学生创意和制作机器人代替人类,实现对老龄人士和残疾人士的关心,履行服务社区的具体行动有现实意义。

  如所周知,老龄化己成为21世纪的全球性趋势。随着改革的深化和社会进步,我国也步入了老龄化的社会。我国人口的基数大,老龄化更将面临严峻挑战。

  在世界上有5亿多残疾人,加上他们的亲属,约占总人口的1/4。由于自身残疾和外界环境障碍,他们中有些人生活无法自理,有些人运动功能存在残障,在不同程度上影响到生活的质量。

  本届机器人创意比赛主题选定为“助老助残机器人”,旨在促进青少年走近行动不便,生活困难的老龄人和残疾人。贴近这类弱势群体的生活,初步学习和调查他们特殊的生存状况,唤醒青少年的社会意识和良知,学会从关心他人的角度思考问题,激发创新灵感,借助助老助残机器人之“笔”勾画和谐社区、幸福家庭新生活的蓝图,让机器人更好地为人类服务。这对塑造和谐社会的核心价值观,提升青少年的社会责任感,培养健全的人格具有一定意义。

  2.2课题研究

  (1)主题的涵义

  按照联合国的标准,某地区65岁以上老龄人超过总人口的7%,该地区即可视为进入老龄化社会。据2011年第六次人口普查统计,我国有1.1亿老龄人,占总人口的8.7%。预计到2020年将达1.67亿人,约占全世界老龄人口6.98亿人的24%。青少年在不久的未来势必面临来自老龄人生存和服务方式的严峻挑战。

  残障人士是指在心理、生理方面不正常,或身体结构的某些功能不健全,无法以正常方式从事某些活动能力的人。据2008年统计的结果,我国残疾人数约为8296万人,占总人口的6.3%。残疾人也是社会公民,都享有与其他公民平等的权利,残疾人事业的水平是社会文明、进步的标志之一。提高大量残疾人群生活质量的任务不可小觑。

  那么,反观我国中小学生对助老助残问题的认识如何呢?

  我国国情是绝大多数的中小学生都是独生子女。他们往往是家庭的中心,他们自己也习惯从个人的角度观察和处理问题,缺少替长辈着想,为他人服务的思维。本主题的内涵就是在创意和制作机器人的过程中,要求队员了解老龄人和残疾人的行动困难、心理障碍和需求,在此基础上或施以护理康复治疗,或改善运动功能,或增强机能,从而学会人文关怀,领悟换位思考,体验社会另一类人群的喜怒哀乐。

  助老助残,服务的对象是“老龄人”和“残疾人”。因为这是一批特殊的群体,所以机器人在设计构思、结构特点、运动配置方面应该有别于传统的“产业机器人”和“服务机器人”,对他们的生理特点,运动功能的下降、缺失或丧失需要有深入的认识和细致的研究。

  另一方面,助老助残,“助”就是付诸行动,在行动中体现机器人鲜明的特点和多样性。老龄人的生活需求既有精神层面的,也有生活层面的内容。残疾人在视力、听力、言语、肢体方面需要增强或者矫正,甚至多重残疾叠加在一起。我国人均收入不高,残疾人事业的起点低、基础弱,凸显出青少年助老助残机器人的创新思路应该另辟蹊径,既满足功能要求,又物美价廉。

  机器人具备三个根本属性:?具有脑、手、腿的个体;?具有感知能力;?具有作业功能。本届比赛的机器人作品必须具有这三个基本属性,同时又将它们的应用限制在“助老助残”的范畴内。创意的重点不宜以主题背景编造故事或者情节,这样做反而会稀释机器人的创新点,要着力表现机器人特殊的要素、内涵、结构,以及内在蕴含的科学原理。

  (2)选题范围

  “助老助残机器人”的选题相当很宽泛,可谓多姿多彩,很适合作为中小学生机器人创意的主题。

  从广义来理解“老龄人和残疾人”,首先他们中的很多人都在过着正常人的生活,需要承担各种家务事,清洁、清洗、保安、炊事、益智、娱乐、幼教等等都可以被纳入选题的范畴。

  另一方面,“老龄人和残疾人”也有特殊需求,而且随着时代的演进需求也在发生变化。在选题阶段,队员应该充分利用助老助残服务的多样性,从中提炼机器人所要参与和满足的独特功能,查明它们具体的科学原理、机理、机制、结构,归纳出机器人的创新点。必须把机器人的创新点聚焦在“老”和“残”上,新颖性才会比较突出。

  与助老助残机器人相关的特殊选题大致有以下几个方面:

  监护机器人:有些重症“老残者”失去自理能力,需要卧床或加强病症的监视与护理,例如在病床上的变换体位、换乘、起卧、入浴、如厕、进食等等。在这些应用场合,机器人充当护工的角色。

  康复机器人:指恢复身体机能,促进患者自主训练和治疗的专用机器人,如用于改善四肢运动功能,防止功能减退,受伤关节的恢复性训练,步行训练等等。

  医疗机器人:外科手术、手术辅助(术前定位导航)、诊断、显微手术机器人等等。

  假肢:对应上肢截肢称为“假臂”,下肢截肢称为“假腿”。过去的假肢主要考虑外观和装饰性,随生活质量的改善,现在正向作业型和能动型发展。

  智能轮椅或其他步行机器人:承载老残患者,用机器的移动代替步行功能,或者在骨折、中风后训练肌肉力量的步行支援设备。

  辅助犬:包括导盲犬、导听犬、护理犬,它们可分别为视力、听力、肢体功能丧失的患者提供服务。

  可穿戴式助力机器人:是将人体和外骨骼机器人结合,通过下肢实现运动控制,为下肢提供助力的一种机器人。它可以提高或者扩展老残者的负荷能力、运动机能。例如负重更大,行走强度更高,耐久时间更长等,也可以为残疾人提供治疗和矫形。

  精神慰藉机器人:安慰老龄人心理,丰富精神生活的机器人。例如机器宠物。

  在充分理解比赛主题涵义和选题范围的基础上,经过课题研究,确定作品的制作方案后,就可以进入课题的实施阶段。一定要让自己所遴选的项目在主题和演示内容方面紧扣主题,贴合主题,在此前提下,围绕自己最有心得的,或者最感兴趣的机器人(或机器人系统)形式抒发创意,表达创新。创新点不必贪多,突出一个或两个深入研究即可,避免精力陷入编排故事、构造情节的误区。

  本比赛不提倡同一个作品同时投送多个竞赛项目。

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