一、競賽主題背景概述

本屆競賽主題為「水男孩─WaterBOT」,旨在設計並製作一機器人於居家環境中提供取水與送水服務,期可因應台灣未來高齡化社會及少子化造成的人力短缺,並促進台灣居家照護機器人產業之發展。遙控組競賽參賽隊伍須設計出可開冰箱門、取水壺、爬坡、倒水與送水杯功能之機器人,由參賽者以遙控機器人方式完成關卡。

二、競賽簡介

遙控組場地分「室內」與「戶外」兩區,共五大關卡,包含冰箱區、斜坡區、調配區、戶外區以及吧檯區,機器人可由線控或無線遙控方式完成任務。首先於冰箱區打開冰箱門取出裝滿水之公杯,接著通過一斜坡、並依序於調配區以及戶外區中,將公杯內之水倒入數個空水杯,然後將裝滿水的水杯運送至吧檯區。五大關卡將考驗機器人的夾取能力、移動能力、平衡能力、精準性、穩定性與操控性。

三、競賽評比重點

  1. 設計及造型創意:含機器人整體結構的設計創意、機器人各部功能的機構設計創意、機器人操控性、機器人移動性、機器人各項功能的運動美感與機器人的造型創意。
  2. 機器人介紹資料:能利用各式資料來完整說明設計機器人之各項創意。
  3. 技藝競賽:含機器人的夾取能力、移動能力、平衡能力、精準性、穩定性與操控性等。
  4. 工作團隊紀律:工作週報與製作報告書繳交之完整性與充實性。
  5. 科技人文精神:評審機器人將工程設計帶入美學以及人文的設計概念,以及強調跨領域協作、表達科技結合人文的設計精神。

四、獎項及計分方式

1. 競賽獎:取優勝4名、佳作4名
初賽採積分制,每隊出賽3場,取積分較高的2場之積分和為總成績。初賽總成績前7名以及由創意獎評審選出1名外卡隊伍,共8組隊伍晉級複賽(八強賽)。複賽採單敗淘汰制,勝出隊伍晉級決賽(四強賽)。決賽亦採單敗淘汰制,名次前4名之隊伍分別為競賽獎優勝隊伍第1名至第4名;晉級複賽但未晉級決賽之隊伍頒發競賽佳作獎。

2. 創意獎:取特優1名、佳作3名
於初賽期間對所有參賽隊伍進行現場評審,創意得分第1名者為創意特優獎,第2至4名者為創意佳作獎。創意獎評比標準如下:

內容分數
機器人設計概念創意20
機器人之結構設計創意15
機器人之機構設計創意40
機器人之運動美感與造型創意25

3. 科技人文獎:不分組取1名
由成績得分最高者獲得,計分方式如下:

內容分數
機器人外型與材質設計40
工程設計與美學以及人文結合概念40
團隊成員背景(跨領域程度)20

4. 最佳工作團隊紀律獎:取1名
由成績得分最高者獲得,計分方式如下:

內容分數
工作週報按時記載程度30
工作週報內容完整充實程度30
製作報告書內容完整性20
機器人設計及創意介紹內容完整性20

5. TDK獎:頒發給學校,不分組取1名
由成績得分最高者獲得,計分方式如下:

內容分數
學校是否成立創思設計與製作社團20
學校是否補助經費給予參賽隊伍20
學校參賽隊伍經大會通過審核確定之隊伍數量20
學校入圍決賽隊伍數量20
學校師長對本競賽的重視程度20

五、競賽隊伍之組成

  1. 全國大專校院五專部、二專部、四技部、二技部、大學部及碩士班日間部在學學生(不包括105年暑假畢業之學生),在校內專任教師指導下組隊參加競賽,每隊學生3至4人,碩士班學生至多1人,指導教師1人。學生可跨校組隊報名,惟需選定一校為報名代表。
  2. 同一學校中如有多部機器人具有過多雷同設計時,創意評審將根據書面資料及實地檢測之結果,裁定是否「過度模仿」。若裁定成立,將取消所有「過度模仿」行為之機器人的參賽資格。
  3. 每校各參賽組(遙控組、自動組)最多可報名四隊。

六、競賽場地、道具與規則說明

遙控組場地配置如圖1與圖2,場地尺寸與細節如圖3與圖4說明。裁判吹哨後比賽開始計時(初賽2分30秒、複賽與決賽皆3分鐘),機器人由「出發區」出發,依序進入「冰箱區」、「斜坡區」、「調配區」、「戶外區」及「吧檯區」等關卡(詳述如後)。地面標有黑色線、大小紅色圓點皆為供自動組使用,與遙控組競賽無關。

遙控組_圖1

圖1 遙控組關卡說明

遙控組_圖2

圖2 遙控組場地說明圖

遙控組_圖3

圖3 遙控組場地尺寸圖(單位:公分)

遙控組_圖4

圖4 遙控組場地細節圖(請參閱各關卡說明)

1. 冰箱區(圖4之DETAIL G)

冰箱區有一冰箱放置於地面上,冰箱內最多可放四個2000 ml無杯蓋之大公杯(如圖5及圖6)。參賽隊伍需於賽前一分鐘的調整時間內,自行拿取大公杯至茶水區旁之大水桶(如圖1與圖7)盛取所需水量,擺入冰箱內任意位置後再將冰箱門關上。冰箱門關上時並未完全閉合,係由一厚度為2 mm之軟墊(如圖8)將其與冰箱本體分隔,且冰箱門上有一溝槽,溝槽深度最深為1 cm。冰箱門之重量(包括空罐與空瓶)約為4公斤,開冰箱門之拉力約為70~80克重。冰箱區之場地詳細尺寸如圖9及圖10所示。機器人需將冰箱門打開取出公杯後,再移動至下一關「斜坡區」。取出的公杯數量沒有限制。

遙控組_圖5

圖5 冰箱區場地示意圖(冰箱門內側下排無橫桿)
(冰箱規格:SAMPO 95L單門冰箱SR-N10)

遙控組_圖06

圖6 公杯與尺寸圖
(公杯規格:聯府KN-009 白雪009 冷水壺(2L))

遙控組_圖07

圖7 大水桶(160L)

遙控組_圖08

圖8 冰箱門黏貼之軟墊(鹿頭牌泡棉雙面膠帶)

遙控組_圖9

圖9 冰箱區場地尺寸前視圖(單位:公分)

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圖10 冰箱區場地尺寸上視圖(單位:公分)

2. 斜坡區(如圖4之DETAIL H)

斜坡區地面上放置一個三角坡,場地示意與尺寸如圖11、圖12及圖13所示。機器人需持公杯由冰箱區通過三角斜坡再前往調配區倒水。

遙控組_圖11

圖11 斜坡區場地示意圖

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圖12 斜坡區場地尺寸前視圖(單位:公分)

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圖13 斜坡區場地尺寸上視圖(單位:公分)

3. 調配區(圖4之DETAIL I)

調配區地面上放置兩張桌子,桌子不固定於地面上。其中一張桌子上放有40格矩形排列圓孔之壓克力薄板(如圖14),參賽隊伍須於賽前一分鐘的調整時間內將24個空水杯任意放置於40個格子內。調配區場地位置及尺寸如圖15及圖16;壓克力薄板詳細尺寸如圖17。機器人需將公杯內的水倒入(數個)水杯,再持裝滿水的水杯前往下一關「戶外區」(一次拿取水杯之數量不限)。機器人可先將水倒入桌上的空水杯後再取杯,或先取空水杯再將水倒入亦可,惟機器人僅能在「調配區」倒水,不得在其他區(例如吧檯區)倒水。此外,機器人在通過「斜坡區」後,在任何時間點皆可於操控者操作下,直接行走回「冰箱區」(可繞過斜坡),拿取剩餘公杯。機器人在通過「調配區」後,亦可於任何時間點回到「冰箱區」取剩餘公杯或到「調配區」取剩餘水杯。機器人走回「冰箱區」取剩餘公杯或回「調配區」取剩餘水杯後,仍須依照關卡順序前進。例如,在走回「冰箱區」取剩餘公杯後,仍需先通過「斜坡區」再前往「調配區」。

遙控組_圖14

圖14 調配區場地示意圖
(桌子規格:免工具二段式可調整高低-對疊折疊桌HL-Z122)
(杯子規格:350cc PC格子水杯YM-0236)

遙控組_圖15

圖15 調配區場地尺寸前視圖(單位:公分)

遙控組_圖16

圖16 調配區場地尺寸上視圖(單位:公分)

遙控組_圖17

圖17 調配區壓克力薄板尺寸圖(單位:公分)

4. 戶外區(圖4之DETAIL J)

戶外區地面上放置四組黃色減速墊,場地示意與尺寸如圖18、圖 19及圖20。機器人離開「調配區」後,需持水杯走過減速墊,再前往「吧檯區」。圖18中之綠底斜線區域將擺放裝飾用花盆。

遙控組_圖18

圖18 戶外區場地示意圖
(減速墊規格:JN-216A)

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圖19 戶外區場地尺寸上視圖(單位:公分)

遙控組_圖20

圖20 戶外區減速墊上視與前視圖(單位:公分)

5. 吧檯區(圖4之DETAIL K)

吧檯區地面上放置一張桌子與兩根門柱,桌子不固定於地面上。機器人須先通過兩根門柱後,再將水杯放置於吧檯區桌上(如圖21)。桌上置有兩組具10格環狀排列圓孔之壓克力薄板,機器人需將水杯放入圓孔內。場地示意與尺寸如圖22及圖23;環形壓克力薄板之上視及前視尺寸如圖24。水杯放入圓孔後,機器人可重覆以下動作直到比賽時間終止(示意如圖25):

  • 機器人可再前往「冰箱區」取剩餘公杯,重複執行前述關卡1至5。
  • 機器人可再前往「調配區」,將公杯剩餘水量倒至剩餘水杯,或拿取稍早已裝滿水但未拿取之水杯,重複執行前述關卡3至5。

若有一方隊伍在比賽時間內先放滿20杯於各圓孔內(不管各水杯是否皆達合格水量),則比賽結束,時間停止計時。此時由裁判判定各隊達合格水量之水杯數,每杯1分,未達合格水量之水杯不計分。合格水量高度為水杯格線由上往下第1條線,如圖 26。若水杯沒放在指定圓孔內則不計分。例如,圖27中的擺放可得總分4分。比賽由高分者獲勝,若兩隊得分數相同,則依「同分參酌順序」決定優勝。

遙控組_圖21

圖21 吧檯區場地示意圖

遙控組_圖22

圖22 吧檯區場地尺寸前視圖(單位:公分)

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圖23 吧檯區場地尺寸上視圖(單位:公分)

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圖24 吧檯區環形杯套上視前視尺寸圖

遙控組_圖25

圖25 放置完水杯後機器人可重覆以下動作示意圖

遙控組_圖26

圖26 合格水量說明

遙控組_圖27

圖27 水杯計分範例

七、競賽辦法

  1. 報到與檢錄
    1. 競賽當日、各競賽隊伍應於指定時間內完成報到手續,並於準備區待命。
    2. 每場賽事,競賽隊伍分紅、綠兩隊進行比賽,以抽籤的賽程決定每一場比賽的紅、綠兩隊。
    3. 每場賽事前20分鐘開始檢錄。比賽雙方須完成檢錄作業,確保機器人之製作符合規定。機器人所有維護保養工作需檢錄前完成,已通過檢錄者,不得再改裝機器人(包含機構組裝維修、配線設備、拆換電池、補充氣源等足以改變機器人現況之行為)。未通過檢錄者,不得參與比賽。
  1. 比賽時間
    初賽比賽時間為2分30秒,複賽(八強賽)與決賽(四強賽)比賽時間則為3分鐘,比賽開始前有1分鐘之調整準備時間。
  1. 調整準備時間(1分鐘)
    1. 最多可有4名隊伍成員進行機器人調整,調整準備時機器人只能於出發區調整,不得於場地內任一關卡試跑。
    2. 隊員需使用大會提供之公杯到大水桶區舀水並放置於冰箱內(水量自行決定),並且需至「調配區」擺放空水杯於圓孔內(擺放位置自行決定)。調整準備時除了大水桶、冰箱、公杯及水杯外,其它場內比賽設施與道具皆不得碰觸。
    3. 裁判宣布調整時間結束時,機器人須於出發區內待命。若調整時間結束後,機器人未置於出發區內,則扣總積分1分。
    4. 機器人之尺寸需在此時間內調整,調整完畢後,機器人之長及寬不得超過100公分(高度不限)。
    5. 如1分鐘內無法完成調整準備,得於開始比賽時於出發區繼續調整。完成調整後,於出發區自行開始比賽,但調整時間併入比賽時間計算。
    6. 調整時間結束後,所有隊伍成員整齊站立於場地外指定位置,未經允許不可進入場地內或碰觸機器人。
    7. 裁判宣布調整時間結束後,得宣布比賽開始。
  1. 比賽開始
    1. 比賽開始由計時器之開始音響或裁判之指示音響為之,比賽結束亦同。
    2. 比賽期間,除機器人重新調整(或重置)情形外,只允許1名隊員(操作者)進入比賽場地操控機器人,其餘隊員留於場地外指定位置。
    3. 機器人出發後,除操作者向裁判提出重置申請並經同意外,皆不可碰觸機器人。
    4. 比賽進行時,各隊僅有操作者可進入場地處理突發狀況及申請機器人重置,其餘隊員留於場地外指定位置,不得進入比賽場地內,除非操作者向裁判申請重新調整並經同意後始可進入。
  1. 重新調整(或重置)與放棄關卡
    1. 比賽進行中,操作者可在需要時向裁判申請重置(重新調整)機器人。申請獲同意後,機器人需在原地進行重置,每一次重置扣總積分1分。
    2. 比賽進行中,可以申請重置之方式調整道具,但除重置申請之扣分外,另需加扣調整道具之分數,每調整一個道具,加扣總積分1分。例如,若申請重置調整兩個水杯位置,需扣總積分3分(重置扣1分與調整兩個道具扣2分),調整夾爪與杯子或公杯的相對位置也算是調整道具。
    3. 機器人重置完畢後,於原地重新出發,繼續進行比賽。
    4. 比賽之計時不受任何隊伍進行調整之影響,進行重置的隊伍不能進行比賽動作外,亦不得妨礙另一隊的動作。
    5. 競賽所有障礙物關卡皆不得放棄(例如斜坡、減速墊、吧檯區門柱等),違者視同該場比賽棄權。
  1. 其他重要規定:
    1. 調整時間結束後不得再從大水桶取水。
    2. 機器人不得攜帶非大會提供的水。
    3. 機器人倒水時,水需從公杯「直接」倒出,不可透過其他介質傳遞。
    4. 機器人可一直夾持公杯至比賽結束,或將其置於桌面上,但不得放置於地面,違規者每個置於地面的公杯需扣總積分1分。
    5. 比賽進行中,若參賽隊員觸碰到場上其他設施或道具,每碰觸1次扣總積分1分。
    6. 比賽進行中若水濺灑於地板上,隊員可入場清理,但不得碰到機器人。
    7. 比賽計時終止時,若水杯仍未脫離機器人(有碰觸),則該水杯不列入計分。
  1. 計分
    由裁判計算各隊放置在吧檯區圓孔內達合格水量之水杯數,每杯1分,滿分20分。未達合格水量或未放置在圓孔內之水杯不計分。
  1. 優勝
    1. 初賽:採積分制,每隊出賽3場,每場競賽對手各不相同,賽程由抽籤決定。比賽勝負決定方式如下:
      1. 取積分較高的2場之積分和為總成績。
      2. 總成績前7名若有成績相同者,則加賽一場以決定排名順序與晉級複賽名單。若加賽後成績仍相同,則以下述參酌順序決定勝負(取加賽場次計算):
        1. 吧檯區水杯之總水量較多者為勝(有無置於圓孔內皆計入)
        2. 場上所有杯子之總水量較多者為勝(不含水桶與公杯內的水)
        3. 若以上條件未能分出勝負,則5分鐘後加賽一場
    2. 複賽:初賽總成績前7名以及由創意獎評審選出1名外卡隊伍,共8組隊伍晉級複賽。比賽勝負決定方式如下:
      1. 採「單敗淘汰制」,每場競賽以該場雙方積分比較,積分較高者勝出。
      2. 若總積分相同,則馬上加賽一場,比賽時間為2分鐘。
      3. 若加賽後兩隊成績仍相同,則按照初賽同分參酌順序決定優勝隊伍(取加賽場次計算)
    3. 決賽:複賽優勝隊伍共四名進入決賽,比賽勝負決定方式與複賽相同。

八、約束條件

  1. 機器人本體之限制
    1. 機器人之各項功能機構與整體結構需由各隊自行設計製作,不得以市售商品或改裝自市售商品等參賽。
    2. 機器人之操作,須以無線或有線遙控之方式操縱,採無線遙控方式之隊伍須自行克服頻率干擾問題。
    3. 比賽開始時,機器人需從指定之「出發區」出發。且在出發區時,機器人的長、寬尺寸均限制在100公分之範圍內(高度不限),比賽開始後,可自由變形,不受限尺寸限制。
    4. 除了減振機構及迴授控制方法外,不得使用其他防止水溢出之裝置,例如:杯口加蓋、杯緣加高、將水杯置於另一較大容器、利用夾爪包覆杯口以使杯口密閉(夾爪可碰觸杯口,但不得覆蓋杯口或有防水溢出之意圖)、對水加壓、或改變水的物理或化學性質等。
    5. 機器人需自備動力源,但不得使用高壓氣體(常溫時氣壓大於1 MPa者)、爆炸物等危險物品。
    6. 機器人不可以暴力或破壞方式開啟冰箱門,若裁判認定機器人設計有破壞冰箱之餘,得要求該隊不得開冰箱門或直接沒收該場比賽。
    7. 為維護參與人員安全,機器人需設置紅色「緊急停止開關」,且將此開關置於機體明顯處,提供參賽人員或裁判在緊急狀況時使用,未充份具備此開關功能之機器人不得參加比賽。
    8. 不得安裝或使用會破壞、污損競賽場地、或具危險性之裝置於機器人上,違規情節重大或影響競賽之順利進行者取消參賽資格。
    9. 機器人在競賽過程中,各部位與機器人本體之間不可發生完全分離的狀態。
    10. 比賽進行時,水必須裝於公杯或水杯內,不可經由其他非公用道具裝取。
  1. 比賽中之違規行為
    比賽中如有下列行為,經裁判判定違規時,裁判將揮舞「黃旗」以明確宣示:

    1. 未得裁判允許,操控者以外成員進入競賽場地。
    2. 操控者或隊伍成員蓄意接觸競賽中之機器人。
    3. 操控者或隊伍成員蓄意接觸競賽中之活動競賽道具。
    4. 競賽過程中,機器人各部位與機器人本體之間有完全分離的狀態。

    違規隊伍已得分數歸零,機器人須退回出發區重新繼續比賽。如違規行為衍生之事態嚴重,足以影響比賽進行或公平性時,裁判可中斷比賽,沒收違規隊伍該場比賽之分數。

  1. 失格
    有下列情況之一時,將被裁判判定為喪失競賽資格。比賽中經裁判判定喪失競賽資格時,裁判將揮舞「紅旗」以明確宣示。另一隊競賽隊伍將獲得該場次之勝利,但仍繼續比賽至時間終了,以計算該場積分。

    1. 違反前述「機器人本體之限制」。
    2. 故意破壞比賽場地或設施。
    3. 不服從裁判之指示或判決時。
    4. 其它違反運動員精神之行為。
  1. 異議或質疑
    比賽後參賽隊伍如對該場次裁判之判定有異議或質疑時,可於大會下一場次比賽開始前,由成員之一向裁判長提出,逾期不予受理。比賽期間裁判團有最高裁定權,大會下一場次比賽開始後,裁判團的判決將不可再被更改。為培養參賽隊伍運動家精神,當有爭議發生時,參賽者須服從裁判之裁定,不得異議。

九、參賽注意事項

  1. 主辦單位將組成訪視委員團隊,於2016年8月視需要安排網路或實地訪視,以了解各隊機器人製作進度。訪視日期與方式待報名程序完畢後另行安排公佈。各隊接受訪視時,須備妥工作週報、製作報告書與機器人實體供訪視委員評核。訪視時將視察各隊機器人之基本功能,進度嚴重落後之隊伍,主辦單位可取消其參賽資格。
  2. 完成初賽全部賽程之隊伍,主辦單位將於初賽完畢後,發放補助之材料費與差旅費。
  3. 其它未盡事宜,請參閱本競賽網站(http://tdk.ntust.edu.tw)。