全国大学生智能汽车竞赛 --智慧物流创意组
航天三院组委会技术工作委员会 2021年 4月
01 重要说明
1、智慧物流货物转运模拟挑战赛比赛时间 10分钟，距离比赛时间剩余 2分钟时裁判会给予提醒。
2、线下比赛包括两部分：（ 1）提交比赛源码及对应的技术说明文档。（ 2）智慧物流货物转运模拟挑战赛。两个部分均为必考项，缺少任意一项视为放弃比赛资格，最终成绩为两部分分数相加。
3、选手在竞赛过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则，如有违反，则按照相关规定在竞赛的总成绩中扣除相应分值。
4、比赛过程中选手严禁使用通讯工具与外界进行信息交互，不得擅自离开本参赛队赛位或与其他赛位的选手交流或在赛场大声喧哗，严重影响赛场秩序，如有发生，将取消其竞赛资格。
5、比赛赛场不提供局域网，参赛队可自带带路由器、或者使用手机热点、笔记本热点等搭建自己的局域网。
6、赛场说明：赛场各个区域布局与下图类似，但最终版以比赛实际位置为基准。
7、每个赛场会提供一台 HDMI接口的显示器和一套鼠标键盘，供选手调试使用，每个参赛队最多可以携带两台笔记本电脑进入赛场（用作上位机调度以及远程调试轻舟机器人）。
8、线下比赛前会为每个队伍提供熟悉赛场的机会（暂定 120分钟），参赛队可提前进行地图建立、视觉照片采集等。
02 竞赛样题
航天智慧物流创意组线下竞赛，需要参赛队在学习和调试车模的过程中，提 前将手中的轻舟机器人调试好，主要考察如下6 项技术要点：
技术要点1、激光SLAM 导航
任务描述：调试手中的轻舟机器人，使其具备自动导航功能，主要包括轻舟机器人运动控制（驱动电机和转向舵机的控制、传感器数据采集、串口通信等）、ROS 自主导航（ROS 基础、建图、定位、路径规划、避障等）、上位机调度软件开发能力等。实现在调试好的轻舟机器人上应具备如下功能：通过远程上位机调度软件下发启动指令，轻舟机器人开始自动行驶。远程上位机软件不做统一要求，可根据各队所擅长的技术，开发电脑端上位机调度软件实现远程下发调度指令。
具体学习内容可分解为：
（1） 运动控制调试
调试手中的轻舟机器人，优化stm32 运动控制程序，实现轻舟机器人驱动电机、转向舵机的控制、IMU 以及编码器数据读取、串口收发等内容。
（2） 工控机环境搭建
英伟达nano 系统安装、相关依赖安装、ROS 机器人操作系统环境搭建，能够建立远程SSH 连接、远程rviz 调试、激光雷达的使用等。
（3） 机器人底盘控制节点程序的搭建
建立导航功能包，编写机器人底盘控制节点程序，实现接收运动控制板stm32发来的传感器信息，解算并发布nav_msgs/Odometry 格式的里程计信息；同时接收导航功能包发布的geometry_msgs/Twist 格式的控制指令，解析控制指令中速度、角度，通过串口发送给stm32 运动控制板实现轻舟机器人运动控制。
（4） 建图程序调试
为轻舟机器人搭建SLAM 建图程序，根据线上赛的学习基础，在轻舟机器人上进行建图测试，对建图算法进行优化，形成稳定的建图算法，供后续导航使用（常用的开源算法如gmapping、cartographer 等）。
（5） 路径规划算法调试
创建一个功能包，用来存储导航需要用到的所有的配置文件、地图和launch启动文件，调试配置文件中的参数，实现轻舟机器人的路径规划和自动避障。配置文件主要包括costmap_common_params.yaml 、global_costmap_params.yaml 、local_costmap_params.yaml、base_local_planner_params.yaml 等，对开源的路径规划算法进行优化，最后形成稳定的可供线下赛使用的路径规划算法。
（6） 上位机调度软件的开发
上位机调度软件的实现方式不作统一要求，但至少应包含与导航功能包的socket 通信实现、轻舟机器人坐标的显示、初始等待区、装货区、卸货区位置发送命令按钮、摄像头图像显示等，实现通过上位机下发目标点，调度轻舟机器人去往指定位置。示例界面如下所示：
技术要点2、识别交通灯
任务描述：识别交通灯主要考察选手对视觉识别方面的知识掌握情况，主要包含摄像头图像的读取、摄像头内外参数的标定、对交通灯颜色识别算法，实现视觉导航与激光SLAM 导航程序的融合，共同完成轻舟机器人的运动控制。
具体任务包括：
（1）在ROS 中搭建视觉环境，例如OpenCV 环境搭建。
（2）测试CSI 摄像头，图像读取、标定等。
（3）搭建视觉导航功能包，并完成红绿灯识别算法的编写和测试，完成红 绿灯识别功能。
（4）将视觉导航程序与SLAM 导航程序进行融合，实现在SLAM 导航过程中遇到红绿灯完成识别，轻舟机器人具有相应的红停绿行功能动作。
技术要点3、通过减速带
任务描述：在赛道上设置减速带，主要考察选手对轻舟机器人运动控制代码的稳定性以及测试轻舟机器人的越障稳定性等。
具体任务包括：
通过多次测试自动导航代码，调试轻舟机器人在拐弯、遇到减速带等情况下，能够以合适的速度通过该区域，不发生碰撞赛道情况。
技术要点4、通过障碍物
任务描述：该任务主要考察选手在调试自主导航过程中，建图算法的准确性以及路径规划算法的稳定性（全局路径规划和局部路径规划），能够准确地检测到障碍物并且具备局部避障功能。
具体任务包括：
调试轻舟机器人局部路径规划算法的相关参数，实现轻舟机器人在行走过程中实时避障的功能，比赛过程中可能会设置临时障碍物。
技术要点5、通过S 路（难点）
任务描述：该任务主要考察机器人视觉导航知识，摄像头准确读取S 路图像，通过识别S 路的色带，借助智能算法（神经网络算法等）准确计算出运动轨迹，并将控制指令与SLAM 导航代码进行融合，共同完成轻舟机器人的控制。
具体任务包括：
（1）继续完成视觉导航功能包，借助视觉识别算法，完成对S 路的识别以及导航控制。
（2）将视觉导航程序与SLAM 导航程序进行融合，实现在SLAM 导航过程中遇到S 路完成识别，并切换到视觉导航模式完成延车道线路行走。
技术要点6、准确到达目标点
任务描述：该任务主要考察轻舟机器人构建地图的准确性、在地图当中坐标的准确性、运动控制的稳定性等。
具体任务包括：
完善轻舟机器人SLAM 导航算法以及视觉导航算法，使算法参数最优，并实现轻舟机器人能够准确地到达目标点（初始等待区、装货区、卸货区）并停止。
03 评分标准
航天智慧物流创意组线下赛评分包含两部分：
（1）比赛前提交比赛源码及对应的技术说明文档，本部分共计10 分。
（2）参加智慧物流货物转运模拟挑战赛，该部分采取积分制，在规定的时间内，转运挑战次数不设上限，累计分数不设上限。轻舟机器人从初始位置出发，每完成一圈货物转运并回到初始位置，视为完成一次挑战，货物转运过程中通过相应的得分点，获取该得分点的分数。总成绩为以上两部分得分总和。
特殊说明：
评分标准为试行版，以大赛届时提供最终版的为准。
下线赛两个评分部分均为必考项，缺少任意一项视为放弃比赛资格，最终成绩为两部分分数相加。
在智慧物流货物转运模拟挑战赛中，严禁手动模式干预，遥控器需放在指定位置。
比赛过程中选手不得进入赛道内部，如发生碰撞事故等无法继续前行的，需举手向裁判请示，获得允许方可进入赛场，同时本圈挑战视为挑战失败，本圈挑战得分的项目分数保留，但重新挑战时再次通过已得分项目将不再重复积分。
具体评分细则如表1。 安全与职业素养采用扣分， 扣分表如表2。
参赛队（编号）：__________________
裁判签字______________________
