机器人教学环节中开展机器人竞赛实践

摘 要：“智能机器人”用于教学高效的培养学生创新能力和综合实践能力，同时作为平台开展机器人竞赛，激发学生科技创新的兴趣和能力，培养团队合作精神。该文小结了国内外比较有影响的机器人竞赛，系统调研四川省内重点高校所开展机器人竞赛，并结合成都理工大学的平台探索开展全校级别的机器人竞赛。

关键词：机器人竞赛 创新 大学生

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（a）-0159-01

培养学生的创新精神和创新能力，成为21世纪对人才的重要需求。“智能机器人”是一个良好的平台[1]，将其用于教学可高效的培养学生创新能力和综合实践能力[2]，同时，作为平台开展机器人竞赛，充满了创造性、趣味性和观赏性，强烈激发学生参与的热情，有效的提高学生实践创新能力[3]。

该文小结了国内外比较有影响的机器人竞赛，系统调研四川省内重点高校开展机器人竞赛的相关情况，并结合成都理工大学的平台探索开展全校级别机器人竞赛。

1 国内外赛事

国际、国内上几项影响较大的机器人竞赛包括以下几种。

1.1 机器人足球竞赛

让机器人踢足球的想法是1995年由韩国科学技术院的金钟焕教授为了发展多智能体技术而提出的。国际上最具影响的机器人足球赛主要是FIRA和RoboCup。

1.2 机器人灭火竞赛

机器人灭火的想法是1994年由美国三一学院的Jack Mendelssohn教授首先提出的。比赛在一套模拟四室一厅住房内进行，要求参赛的机器人在最短的时间内熄灭放置在任意一个房间中的蜡烛。目前，机器人灭火比赛已成为全球最普及的智能机器人竞赛之一。

1.3 亚太大学生机器人大赛

亚太大学生机器人大赛于2002年由“亚洲太平洋地区广播电视联盟”发起，每年举办一届，已发展成为世界上最有影响力的大学生机器人竞赛之一。

此外，国内各高校也相应的开展各类机器人的赛事，笔者系统调研了四川省内重点高校的机器人竞赛的相关情况。四川大学连续7年开展“挑战杯”仿真机器人足球大赛比赛，并于2009参加中国机器人大赛暨RoboCup公开赛中获得FIRA仿真组项目比赛季军；西南交通大学从2006年开展第一届“实践杯”机器人大赛以来，连续开展6届，目前正在组建第7届，每次都吸引各个专业的数百名选手踊跃参赛；电子科技大学是亚太大学生机器人大赛赛事的传统强队，两度获得季军，3次夺得全国冠军，2次获得亚太总冠军；成都理工大学由机器人协会每年举办一次机器人兴趣大赛，在全国“电脑鼠走迷宫”多次获奖，2012获得全国总冠军，并代表中国大陆参加“电脑鼠走迷宫”世界竞赛。

2 成都理工大学的教学实践

2.1 机器人教学实践

2002年6月，我校金工实习基地买入AS-UII（能力风暴大学版机器人），这是一款专门为大学进行课程教学、工程训练以及科技创新的新型移动智能机器人。用于教学方面，从教育机器人与相关专业课程相结合、开放式教学，开设选修课程、有效利用毕业设计等多角度、多层次激发学生学习兴趣，培养学生的动手能力和创新能力[2]。

此外，结合我校的实际，积极开拓用于机器人竞赛环节。通过系统研究国内外的赛事和针对川内高校的调研结果，结合我校起步晚、底子薄，从节约成本、提高效率等方面考虑。在开展竞赛环节仅从仿真环节做文章，竞赛的题目初步定为：灭火机器人的仿真。通过jc编写程序，控制机器人在一间平面结构房子模型里运动，并在操作规则指导下以最短的时间找到代表火源的一根蜡烛并将它熄灭。它模拟了现实家庭中机器人处理火警的过程，那根蜡烛代表家里燃起的火源，机器人必须找到并熄灭它。

初步定下竞赛题目后，在教学环节中，教师有意识的讲授相关知识点。比如在机器人概述部分，播放最新的国际机器人灭火比赛视频以及灭火机器人在消防中的具体运用背景，让学生对灭火机器人的重要性以及实用性有个感官的认识；在编程环节讲解相似的实例，以走迷宫、飞蛾扑火等实例。走迷宫是机器人从迷宫入口出发，用最少的时间走出迷宫，到达迷宫的出口。目的是使学生掌握地面检测传感器；飞蛾扑火则是通过编程指挥着机器人到达光源附近后，围绕光源坐圆周远动，使学生掌握光敏传感器的应用。而机器人竞赛实质是这两种传感器的综合运用。

2.2 机器人竞赛的比赛规则

既然是竞赛，必然有其相应的规则，这方面我们充分吸收国内外高校的相关规则，并结合我校的实践，制定了与国际赛事、各省赛事和国内高校的校内比赛不同而具有自己特色的规则。

（1）比赛时间

由于仅是仿真操作，没有场地等限制，所以比赛时间没有具体要求，基本一个月的某个下午，大家来现场编程仿真并记录相应分数，我们将于年低统一看分数以决定相应名次。

（2）比赛场地

对于机器人灭火比赛的场地，大多数赛事是统一的，就其原因是大赛需要实际操作，统一更加有益于比赛，而我们仅是仿真，故别出心裁的定义模式系数，参赛者可定义场地，并且将其作为重要的记分点，不同模式的得分系数不同。比如可以多个房间、房间里面可以摆放不同的家具、衣帽架，甚至有几个同学设计人形躺在里面。这样比赛更加多样化，增添趣味性。

（3）房间系数

比赛时，机器人搜索1个房间就找到火源并灭火成功，则房间系数为1.0，搜索2个房间，房间系数为0.85，搜索3个房间，房间系数为0.50，搜索4个房间，房间系数为0.35。

（4）比赛分数

最终的实际得分=实际灭火时间×模式系数×房间系数。

3 结语

教学实践证明，在教学环节中，通过这种竞赛的方式在激发学生理论联系实际和独立能力、提高大学生创新思维能力方面确实起到作用。吸引了大量的学生的参与。2013年，我校上《智能机器人》的人数累计1251名学生，至少有400多人报名参加比赛，目前还陆续有需要参加的。

参考文献

[1] 李建祥.机器人教育的感受和认识[J].中国科教创新导刊，2012（9）.

[2] 周俊波.机器人教学与大学生创新教育[J].中国科教创新导刊，2013（31）.

[3] 曹宇.独立学院为培养学生的创新能力搭建特色平台——以大学生机器人竞赛[J].文教资料，2010（16）.endprint