01 无线电轨智能车
一、前言
在2023年暑期，在清华大学组织的全国高中生清华科技营活动中， 将会组织部分同学参加清华大学自动化系智能机器人挑战赛。 其中包括两个并行的比赛内容， 分别是 机器狗 和 智能车 。届时每三到四个同学组成一支队伍， 自行报名参加这两个赛题组任意一个。 具体比赛时间地点安排如下：
- 时间：2023年8月4日上午
- 地点：清华大学北体育馆一楼篮球场
本文将对其中的 “无线电轨智能车” 比赛实施方案进行介绍。
▲ 图1.1.1 无线电轨智能小车比赛过程
二、比赛安排
1、时间、地点
参加“无线电轨智能车组”的同学利用暑期夏令营部分活动时间，完成车模组成、软件调试、现场比赛等活动。 整个活动时间和地点安排如下。
- 活动时间： 2023年7月31日 - 8月 4日；
- 活动地点：中央主楼， 北体育馆。
2、队伍组成
- 队伍数量： 48支队伍；
- 队员组成：每支队伍有三名队员组成，尽可能包含有对 机械、电气电子、软件编程能力互补的同学组成参赛队伍。
对于参赛队伍学生的基本要求：
- 至少有一名同学能够熟练掌握计算机基础应用， 能够通过培训视频完成软件安装， 下载程序， Python语言的学习；
- 至少有一名同学具有较强的动手能力， 能够对车模进行机械组装、维护和调整；
- 至少有一名同学具有较强的物理、电气、电子技术方面的知识，对于比赛任务和车模中的电子模块能够进行辨识、判断故障、理解比赛任务的基本原理。
3、日程安排
| 时间 | 地点 | 活动内容 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 7月31日 8:00-12:00 |
比赛群 | （1）建立参加比赛同学交流微信群， （2）公布参加比赛培训资料和视频； （3）同学组队报名； （4）同学自行观察培训视频， 准备笔记本电脑，预先安装软件。 |
|
| 7月31日 13:00-17:00 （分两批） |
中央主楼501 | （1）参赛同学到中央主楼501领取比赛车模套件； （2）根据培训视频进行现场硬件组装， 查看是否存在硬件问题； （3）在电池供电情况下， 运行测试示例功能示例程序； （4）按照报名组队顺序， 分成三个比赛组别， 每个组别16支队伍。 |
需带笔记本。 |
| 8月2日 8:00-12:00 （分两批） |
中央主楼 (501) 调试场地 |
（1）队伍分别到各自的调试场地进行比赛任务调试。 | 需带笔记本。 |
| 8月3日 17:00-19:00 |
北体 | （1）参赛同学可以到场地进行比赛前的调试。 | 需带笔记本。 |
| 8月4日 8:30-12:00 |
北体 | （1）无线电轨智能车比赛理论小测验（半个小时）； （2）比赛流程和规范讲解； （3）三个组别同时进行任务1，任务2，任务3 的比赛； （4）对比赛结果进行点评； （5）评奖、颁奖。 |
（1）带手机： 用于理论小测验； （2）带笔记本： 用于比赛。 |
- 注：
（1） 在7月31日下午活动中分成两批进行。按照报名组队的顺序， 前24组的同学在13:00至 15:00，到中央主楼501； 后24组的同学在15:00至17:00 到中央主楼501。
（2） 在8月2日上午活动中分成两批进行。按照报名组队的顺序， 前24组的同学在8:00至 10:00，到中央主楼501； 后24组的同学在10:00至12:00 到中央主楼501。
（3） 在7月31日，8月2日集中安排的调试时间是安排了老师和志愿者现场答疑解惑； 其他时间，参赛队员可以自由到中央主楼五楼调试场地进行调试， 时间没有限制。大家从主楼西侧电梯进入五楼楼道调试场地。
（4） 比赛当天开始之前， 现场进行无线电轨比赛的理论小测验， 使用雨课堂（会提前发送进入雨课堂的使用说明视频），每个同学独立做50个选择题，时间为30分钟。
（5） 每组参赛队伍（3人1组）须自带一台笔记本电脑， 用于车模软件调试。
三、赛题内容
1、赛题简介
“无线电轨智能车” 比赛内容是来自于 全国大学生智能车竞赛 的一个预研比赛赛题。 经过前期准备和本次暑期夏令营的演练，为明年（2024年第十九届智能车竞赛）打下基础。
▲ 图1.3.1 全国大学生智能车竞赛一瞥
随着各类智能无人系统的出现， 人们需要在各种应用场合应用它们解决生产生活实践中的各类问题。 无线电轨智能车 平台则是面向中学生、大学生在学习相关基础知识的条件下， 能够动手组装、调试一辆能够满足特定比赛任务的智能车。 通过这个过程， 尝试面对“复杂工程问题”通过团队的分工协作来进行解决。
▲ 图1.3.2 无线电轨智能车
无线电轨智能车的基本任务， 是通过对机械、电子散件组成成一个自主运行的小型车模， 借助于软件编程完成以下基本任务：
（1） 该车模能够从铺设的比赛赛道上完成无线电能接收， 并驱动车模运行；
（2） 通过感知赛道上交变无线电磁场， 完成赛道精确循迹；
（3） 对可能出现的障碍能够进行识别， 并完成绕行。
比赛基本软硬件平台：
- 车模套件：机械和电子套装车模散件；
- 无线电轨赛道：PCV赛道、 多股纱包线、高频驱动电源；
- 比赛软件： 开发平台为Thonny 开发软件； 编程语言 MicroPython ;
2、培训内容
1、 参赛同学可以从 清华云盘下载 比赛套件的原理说明文档、软件开发环境、比赛示例程序以及演示录像；
2、 参赛同学可以通过观察网络培训视频，学习以下内容：
- 车模机械组装过程；
- 开发软件下载、安装、调试；
- 车模工作的基本原理说明： 包括各模块的工作原理， 测试方法和结果；
- Python 语言学习、 MicroPython 语言用于嵌入式开发的基本方法；
- 车模任务完成示例程序详细讲解；
- 其它相关知识： 基本控制原理、高频导航信号检测原理、红外目标避障基本原理；
3、比赛内容
比赛内容包括三个不同难易程度的任务。
（1）任务1： 基本任务
利用配备的锂电池作为动力， 通过编程使得车模完成赛道一周运行任务。 赛道上没有路障。
（2）任务2： 中等任务
不使用电池， 而是使用无线感应线圈从赛道上连续获得电能， 驱动车模完成赛道一周运行任务。 赛道上没有路障。
（3）任务3：挑战任务
这个任务包括两个挑战， 可以自行选择一个或者两个来完成：
- 第一挑战任务： 带有路障的比赛任务。 车模依靠无线感应电能完成赛道一周运行。 赛道上存在若干个横断路障。
- 第二挑战任务： 弱电比赛任务。 这一类比赛任务赛道上没有路障， 只是赛道无线磁场强度相对较弱。 车模实际上无法依靠电能连续运行。 需要通过软件设置车模合理的停止运行的周期， 使得车模能够断断续续完成一周运行。
▲ 图1.3.4 带有路障的比赛赛道
4、评分标准
将每个比赛任务完成情况等效成一个得分数值，相加之后形成比赛得分。 得分高的获胜。
每个比赛任务， 都按照比赛时间进行排名。 根据排名给出对应的等分， 具体方法是：
所有没有完赛的队伍都按照相同的名次排列。
多个任务的分之合为比赛总得分成绩。 奖项按照总得分成绩排名进行设置。
5、奖项设置
奖项设置分为 一等奖、二等奖、三等奖。
现场奖项仅仅以比赛任务得分进行评选。 在比赛前的理论小测验的得分将会与比赛任务奖项进行加权平均后， 作为自动化系冬令营资格认定成绩。
※ 附 件 ※
- 清华云盘资料下载 : https://cloud.tsinghua.edu.cn/d/7471180bdb0f4d1ebbc7/
- 无线电轨智能车校内赛 | 如何学习无线电轨车模？
- 基础Python学习网站 Learn Python : https://www.learnpython.org/
■ 相关文献链接:
● 相关图表链接: