第十七届全国大学生完全车模组竞速赛方案

Posted 2022-01-01 卓晴

简 介： 本文给出了 第十七届全国大学智能汽车竞赛竞速比赛 中完全模型组的比赛细则。

关键词： 全国大学生智能车，完全模型

(讨论稿件)

 

§01 比赛器材

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一、车模

  竞速组比赛车模包括有指定标准车模。

1、车模规格

  车模采用：$I$型车模。

▲ 图1.1.1 I型车模建模外观

▲ 图1.1.2 I型车模实际外观

2、车模改装要求

  指定车模作为比赛统一平台，对于车模的机械的调整与修改有着严格要求。除此之外，竞赛车模作品完成之后，还需要满足各组别对于车模作品外型尺寸的限制。

（1）基本限定要求

• 禁止不同型号车模之间互换电机、舵机和轮胎；
• 禁止改动车底盘结构、轮距、轮径及轮胎；如有必要可以对于车模中的零部件进行适当删减；
• 禁止采用其它型号的驱动电机，禁止改动驱动电机的传动比；
• 禁止改造车模运动传动结构；
• 禁止改动舵机模块本身，但对于舵机的安装方式，输出轴的连接件没有任何限制；
• 禁止改动驱动电机以及电池，车模前进动力必须来源于车模本身直流电机及电池；
• 禁止增加车模地面支撑装置。在车模静止、动态运行过程中，只允许车模原有四个车轮对车模起到支撑作用。
• 为了安装电路、传感器等，允许在底盘上打孔或安装辅助支架等。

（2）车轮要求

• 车轮：参赛车模的车轮需要是原车模配置的车轮和轮胎，不允许更改使用其它种类的车轮和轮胎，不允许增加车轮防滑胶套。如果车轮损坏，则需要购买原车模提供商出售的车轮轮胎。
• 轮胎：允许对于车轮轮胎做适当打磨，但要求原车轮轮胎花纹痕迹依然能够分辨。不允许对于车轮胎进行雕刻花纹。

  参赛队伍的轮胎表面不允许有粘性物质，车模在比赛前需要经过A4纸粘性测试。

  车模在进入赛场之前，车模平放在地面 A4 打印纸上，端起车模后，A4 打印纸不被粘连离开地面。检查过程如下图所示：

▲ 图1.1.3 车模轮胎进行A4纸粘性检查

  车模在赛道上运行之后，不能够留下可辨析的痕迹。

二、电子器件

1、微控制器

  （1） 按照不同赛题组别，竞赛车模主控电路采用百度的EdgeboardFZ3B板卡。如果增加额外的单片机，则需要使用 Infineon 公司单片机。

  （2） 如果所选用的传感器或者其它电子部件中也包含有微处理器，对此微处理器的种类和数量不做限制，但其不得参与对于赛道信息识别和处理、不参与车模运动决策与控制；

  （3） 针对某些特殊电子模块的允许使用或者禁止使用组委会将会另行公布相应器材清单进行说明。

2、传感器

  （1） 传感器的种类需要根据不同竞赛组别而进行的选用。具体请参见"比赛任务"中关于各比赛组别所允许使用的传感器类型说明。

  （2） 传感器的数量由参赛队伍自行确定，不再限制。

3、伺服电机

• 定义：车模上的伺服电机是指除了车模原有驱动车轮的电机之外的电机，包括舵机、步进电机或者其它种类的电机
• 数量限制：车模上的伺服电机数量不能够超过三个，其中包括转向控制舵机。转向舵机只允许使用原车模配的舵机型号，且只允许使用一个舵机。
• 功能限制:车模上的额外增加的伺服电机只能用于控制车模上的传感器的方位， 或者改变车模底盘姿态。不允许直接或者间接控制车模的转向、改变车模车轮速度。

▲ 图1.2.1 车模作品上的伺服电机

3、电路板

  竞赛智能车中除了以下几类电路之外，所有电路均要求为自行设计制作，禁止购买现成的功能模块。

• 单片机最小系统的核心子板；
• 加速度计、陀螺仪、超声波集成电路板；
• 摄像头、舵机、TOF自身内置电路；

  购买的单片机最小核心子板上，只允许带有单片机、时钟、电源以及单片机调试接口。其它连接外部传感器、SD卡、液晶显示等电路结构都需要通过自制电路主板引出，不允许直接从最小核心板引出。

  自制的PCB板包括但不限于传感器及信号调理、电源管理、电机驱动、主控电路、调试电路等。如果自制电路采用工厂加工的PCB印制电路板，需要在除丝网层之外的其它醒目位置放置本参赛队伍所在学校名称、队伍名称、参赛年份，队伍信息需要能够便于观察。对于非常小的电路板可以使用名称缩写，名称在车模技术检查时需要直接可见。如果电路板的面积小于1平方厘米，可以不用带有队伍特有信息。

 

§02 比赛环境

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赛道环境与竞速室内赛道相同

 

§03 比赛任务

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一、基本要求

1、车模

  车模可以使用竞赛指定的百度定制BAI车模，车模必须正向运行。

  车模作品制作完毕后，车模宽度不超过25厘米，高度不超过20厘米，长度没有限制。安装摄像头传感器，摄像头镜片中心的高度距离地面不超过20厘米。

  车模必须带有车壳，保证车壳的完整美观。在除安装传感器对车壳进行必要改动外不允许对车壳进行其他更改。

2、控制器、传感器、控制算法

  车模的赛道元素检测识别需要只能使用百度EdgeBoard计算卡（FZ3B）。

  只允许最多使用2个摄像头对赛道进行识别，并且摄像头只能直接连接到EdgeBoard计算卡上用于赛道的检测。

  允许使用其他品牌的单片机设计车模的运动控制电路板，可以使用其他非摄像头类传感器进行环境的辅助检测和运动控制，但不得用于赛道元素的识别。

  本赛项为AI基础组，要求巡线控制和任务控制的算法必须使用百度Paddle框架搭建，即必须使用百度深度学习框架的人工智能算法实现。考虑到学生自身设备可能有限，组委会提供统一线上算力平台AIStudio（https://aistudio.baidu.com/）便于大家训练模型。

3、赛道与任务

  比赛是在 PVC 赛道上进行，赛道采用黑色边线进行导引,在赛车需要越过黑色赛道线的区域,不铺设路肩并且用黑色胶带粘贴PVC边缘与地面的衔接处,使得赛车运行区域不因赛道的厚度原因行程台阶。

  选手制作的车模完成从车库出发沿着赛道运行两周。车模需要分别通过道路设置的各种元素,识别道路中心或侧旁的标志立牌完成特殊路段通行。

  比赛时间从车模驶出车库到重新回到车库为止。如果车模没有能够停止在车库内停车区内，比赛时间加罚5秒钟。

▲ 图3.1.1 车模出库与入库

二、出入赛道

1、泛行区

  两个岔路口围成的区域为泛行区，在深度学习组别中小车行驶不受三岔路两条线路内部闭合的道路边界线的限制，内部闭合的道路边界线不铺设路肩，自行选择规则最优的路线从三岔路的入口行驶到出口即可。

  三岔路口中心前方和出口中心前方会放置表示三岔路口入口和出口的指示标牌如图中标注带有竖线的圆圈处。三岔路口的入口车道中心处放置有识别定位字符,如图中红色圆圈所示。

▲ 图3.2.1 赛道中的泛行区

  用于三岔路口指明三岔路口入口和出口的标牌，采用A4纸打印字符。选用可以打印的特定字符作为入口和出口的标志。道路中心的标志字符采用相纸进行打印,并且进行塑封,放置在赛道上不影响车辆通过,又方便移动。

2、施工区

  赛道中选择一段直道，设置施工绕行区域。施工绕行道路采用黄色的障碍轮滑桩围成，从赛道的边缘黑线区5厘米处开始放置，两侧每5厘米放置一个障碍轮滑桩，组成一条临时通行车道。车辆行驶到施工区的时需要离开常规的赛道从搭建的绕行车道通行。施工区域前方50厘米处放置施工指示牌指示车辆前方为施工区域需要进入临时道路进行绕行。

▲ 图3.2.2 赛道中的施工区

  指示牌为施工绕行指示牌，如图中标注带有竖线的圆圈处，采用A4纸打印字符。指示牌处的车道中心处放置有识别定位字符,如图中红色圆圈所示。图中的红色线实际并不铺设，用于表示障碍轮滑桩放置组成的道路范围，车道中的红线表示车辆轮子越过该线后即可认为未通过临时通行道路，需要进行罚时。

  车辆未进入临时通行道路绕行1次罚时5秒。

  图中蓝色圆圈为黄色的障碍轮滑桩如下图所示。

▲ 图3.2.3 赛道上的路障

3、加油站

  赛道中设置有加油站区域，看到加油站区域由黄色的障碍轮滑桩围成，分为1个入口和2个出口。2个出口分别标有1、2两个数字。当车辆驶入加油站时会看到加油站内部指示牌放置（入口下方指示牌）的出口数字，识别到出口数字后从对应的出口驶出即可。在车模出发后，由现场裁判员随机确定指示牌的数字。车辆识别到数字后驶出加油站，当车模离开加油站之后，再由裁判员将标牌撤离或更换。加油站区域前方50厘米处放置指示牌指示车辆前方为加油站需要进入加油站加油后驶出。

▲ 图3.2.4 赛道旁的加油站

  指示牌为加油站指示牌，如图中标注带有竖线的圆圈处，采用A4纸打印字符。指示牌处的车道中心处放置有识别定位字符,如图中红色圆圈所示。图中的红色线实际并不铺设，用于表示障碍轮滑桩放置组成的道路范围，车道中的红线表示车辆轮子越过该线后即可认为未通过加油站，需要进行罚时。

  如果车模未行驶入加油站直接通过罚10秒，从错误出口驶出罚5秒。 图中蓝色圆圈为黄色的障碍轮滑桩。

4、行人区

  赛道中设置有人行道区域，比赛过程中设置有自动触发横向通过赛道的行人，如图所示。行人通过区域前方设置有路边指示牌和道路中心标志字符，并且设置有车辆检测装置可以检测。车辆通过指示牌处时，会自动触发行人通过车道，行人从一侧的黑色边线出发越过另一侧的黑色边线。车辆需要等行人完全通过车道后才可驶过人行道区域，如图红色标志线所示。

▲ 图3.2.5 赛道中的行人区

  车道中的红线表人行道，行人标志以固定的速度沿着直线通过赛道，行人标志可以通过采用A4纸打印。行人标志的放置方式和通过速度测试后确定。若果车模未按照要求通过人行道区域则进行罚时。

  如果车模行驶过程中撞到行人罚10秒，如果车模未等行人完全离开赛道即通过则罚5秒。

 

※ 附  件 ※

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一、车模参数

▲ 图A7.1.10 I 车模示意图

【表3-2 I车模基本参数】

序号	项目	参数	说明
1	转向方式	舵机控制阿克曼转向	最小转弯半径约25cm
2	动力布局	单电机后置后驱	齿轮差速器
3	电机	直流高精度编码器电机， 12V 12000rpm 500线	闭环控制稳定控速 最大速度10米 每秒
4	舵机	DC4.8-6.8V 0.13Sec 60°
5	电池	3S锂电池 标称11.1V 2200mAh	续航时间约30分钟
6	尺寸	长320mm宽180mm 轴距200mm	-
7	悬挂	四轮独立悬挂	-
8	材质	碳纤维底盘	-

▲ 图4.1.2 车模尺寸

二、车模外观

▲ 图4.1.3 车模外观

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● 相关图表链接:

• 图1.1.1 I型车模建模外观
• 图1.1.2 I型车模实际外观
• 图1.1.3 车模轮胎进行A4纸粘性检查
• 图1.2.1 车模作品上的伺服电机
• 图3.1.1 车模出库与入库
• 图3.2.1 赛道中的泛行区
• 图3.2.2 赛道中的施工区
• 图3.2.3 赛道上的路障
• 图3.2.4 赛道旁的加油站
• 图3.2.5 赛道中的行人区
• 图A7.1.10 I 车模示意图
• 表3-2 I车模基本参数
• 图4.1.2 车模尺寸
• 图4.1.3 车模外观