全国青少年信息素养大赛：水中无人系统挑战赛来啦-成都凡恩机器人联盟

一、比赛简介

为深入贯彻落实习近平总书记面向2030年“深度”布局加快建设海洋强国，建设人才强国、科技强国的指示，及国务院《新一代人工智能发展规划》、《全民科学素质行动规划纲要（2021-2035年）》，进一步助力无人系统创新人才培养，全面提升青少年科技素养，推进无人系统前沿科技普及。通过竞赛方式，向青少年普及海洋知识、传播海洋文化、增强海洋意识，激发青少年对海洋科技的兴趣，培养未来中国探索海洋、经略海洋的主力军。

本竞赛项目需要参赛选手利用结构材料、电机、电子元器件等设计制作一台水下航行器及缆控遥控器，遥控水下航行器完成相应水中作业任务，以及完成技术设计报告和现场答辩等。

特别声明：根据2022年3月教育部等四部门印发《面向中小学生的全国性竞赛活动管理办法》，本竞赛项目与任何培训服务、商品销售、升学促进、等级考试、食宿旅行等活动无关，赛事组织单位不面向本竞赛项目收取任何费用。欢迎社会监督。

二、比赛主题

比赛主题为“南极科学考察”。

三、比赛内容

（一）通用内容

南极是地球上的一块净土，是生物的基因库和自然资源的储备地，也是气候环境演变的航向标，航天、航空、航海和人类生存等问题无不与极地密切相关，它把人类命运紧紧联系在一起。极地蕴藏着丰富的能源、矿产、淡水资源、生物资源和旅游资源。目前，人类已经在南极发现220多种矿产。极地还是科学的殿堂、创新的源泉。许多全球性变化问题或可从极地找到线索和答案。

比赛任务共分为四个部分：航道浮冰清理、 海底地震仪回收、海底沉积物取样、海底碎石取样 。

航道浮冰清理：
南极是冰寒之地，但随着近几年温度不断上升，南极冰川融化速度加快，无数的浮冰漂浮在海面上。为顺利进行南极科学考察。因此，需要一种高效的浮冰清理方案。

海底地震仪回收：
海底地震仪为地球物理研究的重要设备，是经过组装之后的球状监测仪器，地震仪会采集微小地震波，来指示海底地表之下的地质特征。在使用时投放海底进行数据收集，回收时，考察队将船开回设备投放地点，地震仪会收到船上发出的信号，从海底浮上海面。因此，需要一种水面打捞方案。

海底沉积物取样：
海洋地质研究，即通过获取海底沉积物、岩石等样品进行分析研究，以研究地球物质组成及地质环境演变的学科。取样是一项重要的作业内容，因此，我们需要一种高效的取样方案。

海底碎石取样：
设备主要取样海底火山喷发所产生的火山玻璃层，通过分析其化学成分和形成时间，进而指示该处在一定时间尺度内的环境变化。取样时，取样器沉入海底，蜡块会接触海底底质，将海底的火山玻璃“粘”上来。因此，我们需要一种高效的取样方案。

（二）分级/分组内容

1、本赛项晋级过程包括初赛、复赛和决赛三个级别。

2、选手报名组别按参赛选手在读学段分为小学低年级组、小学高年级组、初中组、高中组。

3、本赛项以团队形式报名，每团队人数为4人，指导老师1人（可填写“无”）。

四、比赛场地（道具）

小学低年级组比赛场地： 水池标准尺寸为长3000mm 宽2000mm
高700mm，注水深度600mm，水池内设有20个直径40mm的乒乓球和2根长3000mm漂浮杆。如图1所示：

小学高年级组比赛场地： 水池标准尺寸为长3000mm 宽2000mm
高700mm，注水深度600mm，水池内设有4个直径40mm的乒乓球、1根长1000mm的障碍杆和1套长3000mm*宽1000mm的水下地图。如图2所示：

初中组比赛场地： 水池标准尺寸为长3000mm 宽2000mm
高700mm，注水深度600mm，水池内设有4个直径400mm的彩色圆环和4个直径40mm*高度40mm的彩色带环圆柱形模块。如图3所示：

高中组比赛场地： 水池标准尺寸为长3000mm 宽2000mm
高700mm，注水深度600mm，水池内设有4个直径400mm的彩色圆环和4个直径40mm*高度40mm的彩色圆柱形模块。如图4所示：

五、比赛规则和得分

（一） 比赛顺序

赛前会抽签对参赛队排序，严格按照抽签确定的顺序进行比赛。比赛中，上一队开始比赛时，会通知下一队候场准备。在规定时间内没有准备好的参赛队将丧失本轮比赛机会。

（二） 赛前准备

1、作品设备检录及备件要求

（1）参赛队必须使用通过设备审查的作品设备。各参赛队有且仅有属于本队的作品设备，队伍之间不允许共享作品设备及作品设备的附件和其它设备。为确保作品设备符合比赛要求，赛前将由裁判检查各参赛队的作品设备。检录后，所有参赛作品设备上交裁判组，在竞赛委员会安排的货架或台面上统一封存。

（2）除有特殊赛规说明外，在比赛当中，不能在作品设备上增减除浮力块以外的任何零部件和材料。违反该项规则，将被取消比赛资格。

（3）各参赛队一旦开始进行场地赛，就不能再对作品设备结构进行任何改装。在比赛任务间歇时，可以对作品设备已有的设备、零部件和材料进行复位调整，但需要做好随时接受设备重审的准备。

（4）增加或减除用于固定或密封零部件的绳缆和胶带等紧固材料。但完成以上操作计时器不会停止计时。

（5）大赛赛会技术委员会有权对设备审查和设备安全性进行最终解释，并有权要求对已通过审查但有争议的参赛队在赛前再次进行设备审查。

（6）比赛现场不提供计算机，如需效果展示、调试等，请自备。

2、队伍规则

（1）作品设备只能通过驱动完成移动，人为拖动会受到处罚。

（2）如果作品设备与道具纠缠在一起，或因为其他方式无法自行移动，团队成员必须通知裁判，希望尝试解救作品设备，但运行计时器将继续，并将受到处罚。

（3）比赛期间，每个比赛场地仅限一支队伍参赛，并且仅限该队的参赛队员在比赛区域内活动。除非经过特殊安排，否则教师、教练、导师或其他人员不得进入比赛区域。

（4）水池边的队员可以在任何时候和操作队员互换作为操作手。

（5）参赛队伍在到达比赛场地后将有2分钟的准备时间。在此设置期间，队伍应尽快调整作品设备的浮力和其他必要的装置。裁判将在准备时间结束时开始比赛计时。

（6）迟到5分钟以上，未准时到场的参赛队，该队将被取消比赛资格。

（7）各参赛队必须对参赛作品设备进行个性化设计，机身上要有明显的本队标志。

（8）如发现非本场队员试图（以电脑或其他电子设备）干扰正常竞赛行为的，第一次，警告并降低排名处理，第二次直接取消参赛资格。

（三） 小学低年级组比赛规则

比赛模拟航道浮冰清理过程，内容分为两项：实际操作（以下简称“实操”）和现场工程答辩（以下简称“答辩”）。

1、实操（满分60分，时限300秒）

水池中设有2根漂浮杆和随机漂浮的20个目标物（乒乓球），通过自行制作并搭载在航行器上的附属配件捕捉（抓取或推动）目标物至2根漂浮杆的任意一侧，每清理1个目标物得2分，满分40分。根据清理完全部目标物时间计算时间得分，满分20分。

2、答辩（满分40分，时限300秒）

（1）航行器设计：设计理念与创意、突出亮点和功能展示。可采用演讲表演等形式进行展示，形式不限，时限180秒。

（2）回答评委问题，时限120秒。

3、评分标准

按总分由高到低排序，高者靠前；总得分相同者，完成时间由短到长排序，短者靠前，作品重量由轻到重排序，轻者靠前。

小学低年级组评分标准

（四） 小学高年级组比赛规则

比赛模拟海底地震仪回收过程，内容分为三项：实际操作（以下简称“实操”）以及技术设计报告（含海报）和现场工程答辩（以下简称“答辩”）。

1、实操（满分60分，时限300秒）

水池中有4个目标物（乒乓球）以及1个障碍杆和1套水下地图，航行器沿“∞”路线巡线1.5圈，穿越障碍杆（不得触碰障碍杆）巡线至“□”回收点后，通过自行制作并搭载在航行器上的附属配件捕捉（抓取或推动）到目标物（目标物由本队队员按裁判要求摆放在回收点）后，最终直线穿越障碍杆（不得触碰障碍杆）带回终点（触碰水池壁），每收集一个目标物得10分，满分40分。根据收集完全部目标物时间计算时间得分，满分20分。

2、技术设计报告（满分20分）

（1）技术设计报告：使用中文书写，纸质版设计报告在答辩时提交给评委；

（2）团队海报展示：体现知识输出及科学传播能力与团队展示能力。

3、答辩（满分20分，时限300秒）

（1）团队陈述：通过 PPT 演讲或口述形式，包括但不限于以下几点，时限180秒。

• A.团队介绍(包括团队名称、团队口号、竞赛理念、成员姓名、性别、年龄及成员个人分工及特长介绍)；

• B.设计理念(工程设计方法、设计思想、实现主要过程)；

• C.设计反思(总结作品制作全过程的经验和教训、感受、团队管理等， 不包含比赛过程中的总结。可以制作视频记录过程、感悟、精彩时刻等)。

（2）回答评委问题，时限120秒。

4、评分标准

按总分由高到低排序，高者靠前；总得分相同者，完成时间由短到长排序，短者靠前，作品重量由轻到重排序，轻者靠前。

小学高年级组评分标准

（五） 初中级组比赛规则

比赛模拟海底沉积物取样过程，内容分为三项：实际操作（以下简称“实操”）以及技术设计报告（含海报）和现场工程答辩（以下简称“答辩”）。

1、实操（满分60分，时限300秒）

水池中有4个目标物（带环彩色模块）和4个回收点（彩色圆环），参赛队员通过自行制作并搭载在航行器上的附属配件捕捉（抓取或推动）到目标物后，成功将1个目标物放置到对应颜色的回收点内得10分，目标物压住回收点边缘以及颜色不对应不得分，满分40分。根据收回全部目标物时间计算时间得分，满分20分。

2、技术设计报告（满分20分）

（1）技术设计报告：使用中文书写，纸质版设计报告在答辩时提交给评委；

（2）团队海报展示：体现知识输出及科学传播能力与团队展示能力。

3、答辩（满分20分，时限300秒）

（1）团队陈述：通过 PPT 演讲或口述形式，包括但不限于以下几点，时限180秒。

• A.团队介绍(包括团队名称、团队口号、竞赛理念、成员姓名、性别、年龄及成员个人分工及特长介绍)；

• B.设计理念(编程逻辑、工程设计方法、设计思想、实现主要过程)；

• C.设计反思(总结作品制作全过程的经验和教训、感受、团队管理等， 不包含比赛过程中的总结。可以制作视频记录过程、感悟、精彩时刻等)。

（2）回答评委提问，时限120秒。

4、评分标准

按总分由高到低排序，高者靠前；总得分相同者，完成时间由短到长排序，短者靠前；作品重量由轻到重排序，轻者靠前。

初中组评分标准

（六） 高中级组比赛规则

比赛模拟海底碎石取样过程，内容分为三项：实际操作（以下简称“实操”）以及技术设计报告（含海报）和现场工程答辩（以下简称“答辩”）。

1、实操（满分50分，时限300秒）

水池底部有4个目标物（彩色模块）和4个回收点（彩色圆环），参赛队员通过自行制作并搭载在航行器上的附属配件捕捉（抓取或推动）到目标物后，成功将1个目标物放置到对应颜色的收点内得10分，目标物压住回收点边缘以及颜色不对应不得分，满分40分。根据回收完全部目标物时间计算时间得分，满分10分。

2、技术设计报告（满分20分）

（1）技术设计报告：使用中文书写，纸质版设计报告在答辩时提交给评委；

（2）团队海报展示：体现知识输出及科学传播能力与团队展示能力。

3、答辩（满分30分，时限300秒）

（1）团队陈述：通过 PPT 演讲或口述形式，包括但不限于以下几点，时限180秒。

• A.团队介绍(包括团队名称、团队口号、竞赛理念、成员姓名、性别、年龄及成员个人分工及特长介绍)；

• B.设计理念(编程逻辑、工程设计方法、设计思想、实现主要过程)；

• C.设计反思(总结作品制作全过程的经验和教训、感受、团队管理等， 不包含比赛过程中的总结。可以制作视频记录过程、感悟、精彩时刻等)。

（2）回答评委提问，时限120秒。

4、评分标准

按总分由高到低排序，高者靠前；总得分相同者，完成时间由短到长排序，短者靠前；作品重量由轻到重排序，轻者靠前。

高中组评分标准

六、比赛报名

参赛选手应于规定时间通过大赛官方网站完成报名。参赛选手报名基本要求如下：

（一）应以团队的形式完成报名，每团队人数为4人，指导老师1人（可填写“无”）；

（二）只能报名一个组别且符合对应年龄和年级；

（三）根据对应组别和级别要求：

1、小学低年级组、小学高年级组能独立完成参赛作品结构的构建、模拟运行、提交成果等操作。可以独立对作品进行演示、讲解。

2、初、高中组熟悉Mixly/C/C++等编程的基础知识和基本操作，能独立完成参赛作品结构的构建、程序编写、模拟运行、提交成果等操作。可以独立对作品进行演示、讲解。

参赛选手需要参加初赛的，应按要求及时提交初赛作品，并随时关注官网或报名手机的结果反馈信息。

大赛官方网站：ceic.kpcb.org.cn（参赛报名）www.kpcb.org.cn （赛事资讯）

大赛官方微信公众号：中国电子学会科普中心 （请保持关注）

七、参赛技术要求

（一）初赛

通过线上方式完成，由大赛组委会组织，自备笔记本电脑，电脑操作系统：Mac OS、Win
7或以上操作系统；浏览器采用谷歌浏览器（69.0版本以上）、QQ浏览器。

（二）复赛和决赛

1、结构件：可以使用 PVC管、3D 打印、积木等零件搭建，同时可以使用泡沫、金属等配件调节作品浮力与重力。结构件数量不限。

2、主控板数量及要求：

（1）每台设备只允许使用一个主控板（不含遥控器主控板）。

（2）小学组、初中组主控设备或遥控设备需包含保险丝装置或具有高性能防水结构的设备（严禁使用简易防水结构的设备）。

（3）高中组主控设备，需要具有高性能防水结构（严禁使用简易防水结构的设备），设备主控芯片可采用ESP32、 Atmega328P或Atmega2560。

3、电机数量及要求：

（1）小学低年级组：每个参赛作品最多可以使用4个电机（含舵机），电机电压不大于8.4伏，最大转速不大于1万转。

（2）小学高年级组：每个参赛作品最多可以使用4个电机（含舵机），电机电压不大于12.6伏，最大转速不大于1.2万转。

（3）初中组：每个参赛作品最多可以使用5个电机（含舵机），电机电压不大于12.6伏，最大转速不大于1.2万转。

（4）高中组：每个参赛作品最多可以使用6个电机（含舵机），电机电压不大于12.6伏，最大转速不大于1.5万转。

4、控制方式：不限，但不得使用拖拽方式。

5、遥控器数量及要求：每个参赛作品最多使用一个遥控器，尺寸不限。

6、防水结构：可使用多种防水结构，如防水航插、防水螺栓等。

7、辅助设备、电池和电源：

（1）小学低年级组电源类型不限，参赛队伍需自备电池，使用AA电池供电或3.7v18650类充电电池，总额定输出电压不得超过8.4伏。

（2）小学高年级、初中、高中组电源类型不限，参赛队伍需自备电池，总额定输出电压不得超过12.6伏，最高额定电流为9A·H的直流供电电池。

8、参赛队伍不得携带任何除作品设备供电设备以外的电力设备带到水池边（严禁将任何使用110/220交流电的电源及设备带到赛场）。

9、编程平台：不限，图形化编程、代码编程等均可。

10、航行器伸展开最大尺寸：

（1）小学低年级组：不超过长500mm宽500mm高400mm，允许准备替换备件，但不允许使用一整套备用设备。

（2）小学高年级、初中、高中组：不超过长500mm宽430mm高300mm，允许准备替换备件，但不允许使用一整套备用设备。

11、航行器必须保证不含任何尖锐结构触碰水池或其它有可能破坏比赛设施的部件或操作隐患。若比赛过程中发现有潜在危险，裁判员有权提前终止比赛，且以此时的状态统计得分。

（三）作品中不得使用对人员或场地容易造成伤害或损伤的设备或物品，包括但不限于：易燃易爆物品、腐蚀性液体、电压超过24V 的电源、高功率激光等。

（四）组委会尽可能的为参赛选手提供良好优质的比赛环境，但受赛场环境的影响，参赛选手及其设备也要适应比赛场地及其环境。

八、奖项和晋级

大赛采用初赛，复赛和决赛三级赛制。初赛和决赛由大赛组委会统一组织，复赛由地区承办单位组织。

（一）初赛：通过线上方式完成，由大赛组委会组织。根据成绩排名获取晋级复赛资格，初赛不设奖项。

（二）复赛：按赛区组委会要求，通过现场或线上方式完成。复赛时间以赛区组委会赛前通知为准。复赛奖项设置一等奖、二等奖、三等奖。

（三）决赛：按大赛组委会要求通过现场方式完成。赛奖项设置分为：一等奖、二等奖、三等奖、优秀指导教师奖和优秀组织单位奖，获奖结果根据决赛现场裁判结果（含电脑评分结果），按综合成绩从高到低遴选得出。

（四）复赛和决赛不确保每名参赛选手获奖，作品不符合参赛要求或成绩排名靠后者不获得奖项。

（五）奖项及成绩排名作为晋级的参考标准之一，但不作为唯一标准，具体获奖及晋级名单以赛后公示为准。

九、比赛流程

（一）初赛

选手在规定时间内完成在线答题，初赛试题以理论知识为主。

（二）复赛

复赛形式及具体安排时间以赛区组委会通知为准，参赛选手需按通知要求在赛前或赛中完成作品。

（三）决赛

形式及具体安排时间以大赛组委会通知为准，参赛选手需按通知要求在赛前或赛中完成作品。

十、赛程安排

（一）初赛： 5月

（二）复赛：6-7月

（三）决赛：8月

大赛各阶段赛程安排以大赛官方网站通知为准。

十一、其他说明

（一）基本比赛要求

1.组委会工作人员（包括裁判及专家组成员），不得在现场比赛期间参与任何对参赛选手的指导或辅导工作，不得泄露任何有失公允的竞赛信息。

2.参赛选手须提前5分钟入场，按指定位置就座。比赛过程中不得随意走动，不得扰乱比赛秩序。

3.参赛选手可携带书写工具如钢笔、签字笔、铅笔等，及计时工具手表等进入场地。不得携带软盘、光盘、U盘、硬盘等外接存储设备或介质。在竞技期间不得与其他选手交谈，不得干扰其它选手备赛，不得损坏公用设备。

4.选手在展示和比赛过程中对题目、设备以及编程环境有疑问时，应举手向大赛工作人员提问。选手遇有计算机或软件故障，或其他妨碍比赛的情况，应及时举手示意大赛工作人员及时处理。

（二）裁判和仲裁

1.初赛、复赛和决赛的裁判工作根据比赛内容和规则执行。

2.比赛采用的是比赛结果即时发布制。如果参赛选手对裁判结果有异议，应当于当天比赛结束公布成绩后2小时以内提出申诉。申诉采用在线提交方式，并具体说明在比赛过程中疑似异常情况的时间、相关人员、异常内容、相关证明资料（照片或视频）和对比赛结果不满的原因。

仲裁委员会在接到申诉意见后，将视需要组织评审专家进行复核评估，并在1个工作日内将处理意见反馈给申诉人。

3.复赛仲裁由复赛组委会仲裁组完成，不跨区、跨级仲裁；决赛仲裁由决赛组委会仲裁组完成。

（三）比赛规则的解释权归大赛组委会。

十二、报名联系

具体报名细则请登录大赛官方网站查询。

技术咨询电话：张老师15510308984

大赛监督电话：10-68600718/68600710

大赛监督邮件：kepujingsai@163.com

大赛官方网站：ceic.kpcb.org.cn
www.kpcb.org.cn

附件1. 初赛样题示例

小学低年级

1．世界最大的珊瑚礁群在（D）。

A、中国黄海 B、白令海 C、日本海 D、澳大利亚东北部沿海

2、世界上最浅的海是下列哪一项?( A)

A.亚速海 B.塔斯曼海 C.巴伦支海 D.渤海

小学高年级

1、2001 年由我国科学家绘制的世界上首张南极内陆地形图( A )正式出版发行。

A、南极格罗夫山地形图 B、南极伊丽莎白公主地地形图

C、南极拉斯曼谷地形图 D、南极乔治王岛地形图

2、船舶的空船重量系指（C）

A. 船上存留的备件、残件及废件

B. 船舶备件、船员行李

C. 船体、机器、舾装、仪器设备、锅炉中燃料和水、冷凝器中的水等重量

D. 航次储备的燃油、柴油、滑油和淡水

初中组

1、【 判 断 题 】 拼 音 输 入 法 中 的 联 想 功 能 使 用 了 人 工 智 能 自 然 语 言 处理的技术。（√）

2、【 选 择 题 】 人 工 智 能 是 指 （ C）。

A．人类所具有的智力和行为能力

B．由人类制造出来的机器

C．用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能

D．人的感知能力、思维能力和行为能力

3、【 多 选 题 】 机 器 人 的 结 构 通 常 包 括 （ ABCD）

A.传感系统 B.控制系统 C.执行系统 D.驱动系统

高中组

1、【 判 断 题 】 控 制 系 统 中 涉 及 传 感 技 术 、 驱 动 技 术 、 控 制 理 论 和 控制算法等。（√）

2、【 单 选 题 】 古 代 机 器人“木牛流马”是谁发明的？（B）

A.苏颂 B.诸葛亮 C.张衡 D.鲁班

3、【 多 选 题 】 潜 艇 通 信 技 术 有 哪 些 ？ （ ABCD）

A.水声通信 B.蓝绿激光通信 C.中微子通信 D.电磁波通信

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