随着人工智能、数字孪生、智能机器人等前沿技术的迅猛发展,多技术融合创新已成为推动未来社会进步的核心动力。人工智能通过先进的计算机软硬件系统模拟人类智慧,实现数据的自主分析与智能决策;数字孪生技术则通过构建物理世界的高精度数字映射,实时模拟和预测真实对象的运行状态;大型语言模型(Large Language Models)作为人工智能领域的重大突破,凭借其强大的自然语言理解与生成能力,为人机交互开辟了全新范式,使机器人系统能够更自然地理解和执行人类指令。在这些先进技术的协同加持下,智能机器人正在不断突破传统边界,更好地服务于人类社会的发展需求。
起步于2015年诞生的地平线,地瓜机器人是业界领先的机器人软硬件通用底座提供商。其创新性地将基于大模型的“云-边-端”一体化机器人开发底座引入第二十届全国大学生智能汽车竞赛,加速大模型在机器人场景的落地,推动在医院复杂环境下实现智能机器人卫生消杀和巡检的人机协同作业。通过大模型赋能,机器人不仅能够准确理解医护人员的自然语言指令,还能针对不同场景做出智能化决策,极大提升了作业效率和准确性。
同时,地瓜机器人期望通过本次竞赛,以更具通用性、更低门槛的机器人开发工具和教学平台,推动人工智能、机器人工程、自动化、机械工程、汽车工程等相关专业的人才培养体系革新,为具身智能产业链上下游持续输送具备跨学科视野和实践创新能力的优秀人才,为具身智能的前沿创新与产品化落地打造一条高效的路径,助力具身智能时代的产业发展。
本次竞赛旨在通过智能机器人在智慧医疗场景下的应用推动人工智能相关专业“以赛促教”、“以赛促学”。
竞赛主要涉及的知识点包括:移动车模的运动控制设计、AI 视觉的应用开发设计、数字孪生应用、遥操作以及大模型交互在数字环境与物理环境下的融合。
本次竞赛,参赛团队成员,需要掌握 C++/Python、移动机器人、人工智能、ROS、嵌入式系统、自动控制、数字孪生、通信、大模型开发等相关技术知识,能利用 coStudio 等软件对车模进行远程运动控制。相关前置课程知识可登录地瓜机器人开发者社区(https://developer.d-robotics.cc/)课程中心获取。
2.1 参赛要求
1、本赛项面向全国全日制在校研究生、本科生和职业院校学生。
2、本赛项为团体赛形式,每支参赛队由不超过5名学生(其中最多1名研究生)和不超过2名指导教师组成。学生必须是截止到2025年6月仍然在校的学生。
3、所有参赛队必须以学校为单位进行报名,不得跨校组队。本赛项区分本科组和职院组两个组别,本科及职业院校在不同组别下竞赛,报名时须明确参加的组别。
所有参赛选手报名须保证所提供的个人信息真实、准确、有效,否则取消选手参赛资格,参赛队伍报名成功后,不得调整和更换参赛队员。
参赛队伍需在决赛现场比赛开始前 1 天,通过大赛官方指定平台提交完整的技术文档和源代码(liqiaolong@guyuehome.com)。
技术文档应包含系统架构设计、核心算法说明、创新点描述、部署方案等内容,文档格式为 WORD+PDF,大小不超过 20MB;源代码需包含完整的程序文件、配置文件及必要的说明文档,并确保代码结构清晰、注释完整,以 ZIP 格式打包提交,大小不超过 50MB。
所有提交材料需采用统一的命名格式:"队伍学校_队伍名称_文档类型",如未按要求提交或超时提交将取消赛事资格。
本赛题立足智慧医疗场景,聚焦智能机器人在医疗环境中的卫生消杀和巡检任务,通过人机协同模式展现智能化医疗服务的创新应用。
参赛选手需要构建一个融合多项前沿技术的综合解决方案:运用数字孪生技术构建医疗场景的虚拟映射,实现物理环境与数字环境的实时数据同步;部署 AI 视觉系统进行场景感知、任务目标识别和动态障碍物检测;操作人机协同的遥操作平台,确保机器人作业的精确性和安全性;集成大模型交互系统,实现自然、智能的人机交互与任务协调。
参赛团队需要在规定时间内完成环境搭建、功能调试和系统集成,使智能机器人能够在模拟的医疗场景中稳定、高效地完成指定任务,展现智慧医疗解决方案的实际应用价值。
1. 物理环境比赛场地
物理环境比赛场地的设计尺寸为 5 米×5 米,分为 A、B、C 三个区域。除障碍物位置为随机设置外,其他设施均固定在地图指定区域位置。竞赛场景元素包括:地图、障碍物、围栏板和人形支架。相关元素将会后续在古月居官方网站上提供购买渠道,以及供打印的地图源文件。
各区域功能说明如下:
▲ 图1 比赛场地功能示意图
▲ 图2 比赛场地尺寸以及引导线示意图
区域 A(浅蓝色):医院大楼大厅,区域尺寸 5 米*2 米。区域左下角为固定位置的发车点/停车点(P);区域右上角为固定位置的任务发布点,任务发布点处将放置任务识别元素;区域内若干个随机放置的障碍物(图中黑色三角形表示),用来模拟医院大厅内出现的障碍物;此外,区域内将会铺设单向引导线辅助在区域 A 行驶。
区域 B(浅黄色):医院的通道区,区域尺寸 5 米*0.5 米。区域中间位置有长度为 0.5 米、宽度为 1 米的通道,通道将区域 A、B、C 连接。
区域 C(浅绿色):医院诊疗区,区域尺寸5米*2.5米。区域的浅绿色部分为医院的诊疗室,中间黄色部分为环形通道,通道的宽度为0.5米。区域C中会放置一个人形立牌与障碍物。
注:人形立牌为开放性图形,材质与二维码一致,淘宝搜:蝴蝶纸支架纸背撑即可购买,尺寸为A5。
2. 赛场环境
智能机器人比赛场地为无磁场干扰环境。地图由刀刮布绘制而成。考虑到竞赛场地环境可能存在表面不平整、边框上有裂缝、光照条件有变化等因素,各参赛队在设计智能机器人时,需要考虑各种环境下的应对措施。
3. 障碍物
每次比赛中会在地图内设置至少 4 个障碍物,车模运行时需要避开障碍物,否则比赛时会有相应的加时处罚,障碍物会在地图内的多个障碍区中随机摆放。
本次竞赛仅允许使用 OriginCar 智能机器人或者 OriginCar Pro 智能机器人套件作为竞赛车模(以下简称:车模)。车模不允许被改装(车体结构、电机、车轮、扩展版、主控板、相机、电池模块等已有部件不得改装,车模所有部件禁止任何形式的拆卸)。参赛队可以根据自身的参赛策略,对车模进行通信和散热器件的加装。
• OriginCar 智能机器人套件产品外观:
▲ 图3 OriginCar 智能机器人套件外观
• 产品规格:
车模主要参数见下面表格。
▲ 表1 OriginCar 车模主要参数
• 主控处理器介绍:
RDK X3 系列是一款面向生态开发者的高效边缘计算平台,已成为数万开发者的经典之选。它具有 5 TOPs 推理算力,可同时处理多路 MIPICamera 输入并支持最高 4K 60 帧的 H.264/H.265 编解码能力,支持 2.4G/5G 无线网络,接口兼容树莓派系列开发板。结合高性能算法工具链与机器人操作系统,助力开发者快速构建产品级应用。
▲ 图4 主处理器 地瓜机器人 RDK X3机器人开发套件
• OriginCar Pro 智能机器人套件产品外观:
▲ 图5 OriginCar Pro 智能机器人套件外观
• 产品规格:
车模主要参数见下面表格。
▲ 表2 OriginCar Pro 车模主要参数
• 主控处理器介绍:
地瓜机器人 RDK X5 机器人开发者套件是拥有极致算力性价比与极简开发体验的机器人全能开发首选。它搭载旭日 5 智能计算芯片,具有 10 TOPs 算力和先进大模型及视觉算法加持,是千元内最佳机器人开发平台,只需一根 Type-C 线即可玩转上百种应用,同时配套软硬协同、端云一体的全链路开发平台,并提供 100+机器人配/套件自由选择,可高效搭建多样化机器人产品,让智能的发生更简单。
▲ 图6 主处理器 地瓜机器人 RDX X5 机器人开发者套件
▲ 图7 竞赛各子任务及队员任务分配示意图
▲ 图8 数字孪生,遥控操作控制示意图
1. 赛场发车流程
比赛过程中,参赛队按照裁判员指令依次上场。每场比赛仅允许一支参赛队的 1 台车模竞赛,同时只允许三名队员上场。上场后选手有 5 分钟时间进行准备。根据裁判员发出“倒计时 3、2、1,发车”口令后,参赛队员手动启动车模。裁判员未发口令时,参赛队员不能擅自抢发车或误发车。出现误发车一次将被警告,计时器不计时,误发车两次将罚加 20 秒,此部分增加时间 T1,行为特别严重者被警告或取消比赛资格。
2. 赛场虚拟环境设备
选手需自带通信设备以及上位机计算平台,参赛队在发车指令前需要提前在提供的 5 分钟内准备计算机平台与车模的通讯连接、加载车模软件和计算机平台软件。本次赛项允许更改数字环境界面与组件代码。
3. 赛场队员任务分配
一个参赛队三名上场参赛队员中需要两名队员现场执行任务。参赛队员 A 完成物理环境中发车和停车工作,参赛队员 B 完成遥操作设备控制。参赛队员 A 无法观察数字环境情况,参赛队员 B 无法观察物理环境情况,若队员之间出现相互辅助则违规,将罚加 20 秒,此部分增加时间 T2,行为特别严重者被警告或取消比赛资格。
竞赛环节共包括 3 个子任务,要求在竞赛规定的 180 秒时间内完成各项子任务,并以任务完成度以及任务完成的时间进行参赛队排名。
物理环境中,车模从区域 A 的发车点(P)出发,前往区域 A 的任务发布点并获取指定任务。除不得触碰本区域的障碍物外,车模可在本区域的任意位置行驶。数字环境中,车模需同步前往任务发布点。在物理环境中,车模识别到任务发布点处任务(任务为顺时针或逆时针在 C 区域行驶)并将任务名称(顺时针或逆时针)上传至数字环境,子任务 1 完成。
在物理环境中,如果车模触碰障碍物,每触碰 1 次,比赛用时增加 10 秒,最大惩罚增加时间为 30 秒,如错误获取任务信息,或未完成子任务 1 就直接进行子任务 2,则一次性惩罚增加时间 50 秒。子任务 1 环节最大惩罚增加时间不超过 50 秒,此部分增加时间记为 X1。另外,当计时 180 秒结束,比赛结束。
数字环境中,车模获得任务信息后,车模进入遥操作模式。在遥操作模式,参赛队员 B 在数字环境中,通过键盘操控数字环境的车模。物理环境中的车模按照参赛队员 B 的操作方式,完成巡航消毒任务。参赛队员 B 面向数字环境操作车模运动,不能观察物理环境。
物理环境中,车模通过区域 B 的通道,前往区域 C 进行巡航消毒,车模在区域 B 和区域 C 执行任务时只能在黄色范围的通道上行驶,需要按获取的任务要求,顺时针或者逆时针沿着黄色通道行驶一周,在行驶过程中车模如观察到人形立牌,需要将识别后的人形数据通过大模型图生文反馈到数字环境中,当车模在物理环境离开区域 B,并向车模发送自动状态指令,子任务 2 完成。
参赛队员 B 在数字环境中未按照任要求进行遥操作,则子任务 2 失败,子任务 2 失败或未完成子任务 2 就直接进入子任务 3 的,一次性惩罚增加时间 50 秒,如若未反馈人形立牌数据回到上位机数字环境,则罚时 50s,此部分增加时间记为 Y1。在物理环境中,如果车模触碰障碍物,每触碰 1 次,比赛用时增加 10 秒,最大惩罚增加时间为 30 秒。另外,当计时 180 秒结束,比赛结束。
大模型流程说明:
▲ 图9 大模型流程说明
示例说明:
▲ 图10 示例说明
数字环境中,选手 B 发布自动状态后,车模进入自动状态,需从区域 B 出口,自主前往结束点,任务完成,子任务计时 C。
在物理环境中,如果车模触碰障碍物,每触碰 1 次,比赛用时增加 10 秒,最大惩罚增加时间为 50 秒,此部分增加时间 Z1。本环节,在物理环境车模如在比赛开始后 180 秒内不能到达结束点,任务失败,比赛结束。
竞赛优胜按车模完成竞赛用时最短为优胜(含加罚时间)。
竞赛用时 = 实际计时 + 惩罚时间(X1+Y1+Z1+T1+T2)。
各参赛队对车模的编程与调试只能在休息区进行。不能在比赛场地进行调试。
参赛队员在检录后才能进入比赛准备区。裁判员对参赛队的车模及备品备件工具进行检查,所用器材必须符合组委会相关规定与要求。
参赛队员在比赛准备区,不得上网下载任何资料;不得使用手机拍摄比赛场地并上传到网上;不得与指导教师有任何形式的联系,不得携带手机进场,比赛期间禁止手机联网车模。每支参赛队仅允 3 名参赛队员到达比赛场地,其他队员留在准备区。
竞赛过程要求
• 发车手(参赛队员 A、B)准备
参赛队提前 15 分钟选出参赛队员 A 领取自己的车模,不得对其他参赛队的车模进行故意碰撞或损坏。参赛队员 A、B 在引导员指引下进入比赛场地,未在 5 分钟规定时间内到场的参赛队视为弃权。
• 比赛开始
裁判员确认参赛队参赛队员 A 准备好后,将发出“3,2,1,开始”的倒计时口令。参赛队员 A 应在开始口令发出后,启动车模。
• 车模重新启动
车模如因车速过快冲出场地或车辆不受控制。可由参赛队员 A 提出重新启动;
每支参赛队单场比赛的重新启动次数不限,但有单场比赛总限时要求,且重启过程时间计入比赛时间。单场比赛最长计 180 秒,超时即终止该单场比赛;
重新启动指参赛队员 A 向裁判员提出请求,裁判员同意后,参赛队员 A 将车模重新放置在发车区启动。重试期间计时不停止。
• 车模到达指定区域
车模到达指定区域的标准:车模至少 3 个轮子在指定区域内(含压线)停住,视为到达指定区域。车模冲过指定区域未能及时停住,视为未能到达指定区域。
车模可以多次自主回到指定区域。
• 比赛结束
单场比赛总限时为 180s,计时完毕后,将直接终止单场比赛,统计用时。比赛过程中,由参赛队提出不继续比赛,经裁判员确认后,停止计时,记录统计比赛用时。裁判员吹哨示意比赛结束后,参赛队员 A 应立即让车辆停止,将车模交回检录区,等待确认比赛积分结果。裁判员和助理裁判员将单场比赛计分统计表交给参赛队确认,参赛队应当场确认签字,如有争议应提请裁判长仲裁。
• 每场比赛得分采用计时,以完成任务后竞赛用时最短为优胜。
• 竞赛用时 = 实际计时 + 惩罚时间(X1+Y1+Z1+T1+T2)。
1、参赛车模管理规定:
2、发车规则:
3、安全驾驶要求:
4、损坏赛场元素要求:
5、纪律要求:
1、车模的运动控制设计
2、车模的 AI 视觉应用开发设计
主控板可选用 RDK X3(5TOPS)或 RDK X5(10TOPS)作为核心计算平台,需要完成以下视觉任务:
3、数字孪生技术
本赛项将使用遥操作技术实现数字环境与物理环境的融合,参赛选手需要了解虚拟现实技术并熟练使用 coStudio 软件,最终实现对车模的远程精确控制。RDK X5 强大的处理能力使其在处理 3D 场景渲染和复杂环境建模时表现优异,可以提供更流畅的远程操控体验。
▲ 图11 coStudio 软件
4、大模型技术
本赛项要求参赛选手在主控板上实现大模型应用,包括本地大模型部署或云端大模型对接。赛题涉及图生文实例,需要将车模识别到的图片进行文字转译并上传至上位机软件。RDK X5 凭借其 10TOPS 的算力优势,能够支持更大规模的模型量化部署,并在保证实时性的同时实现多模型协同推理,为复杂的图像理解任务提供有力支持。
本次赛事相关培训资料、规则解读等在地瓜机器人开发者社区(https://developer.d-robotics.cc/)和古月居社区(https://guyuehome.com/)持续更新。本赛事最终解释权归组委会所有。
赛事报名、规则补充及后续通知,请关注 TsinghuaJoking 公众号(卓晴老师)、地瓜机器人公众号、古月居公众号、竞赛 QQ 群消息等。
报名咨询:
车模购买:
OriginCar智能机器人套件,网络购买链接:
A. 淘宝(地果机器人)
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B. 淘宝(酷点智能科技)
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OriginCar Pro智能机器人套件,网络购买链接:
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B. 淘宝(古月居官方店)
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C. 淘宝(酷点智能科技)
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为了更好地支持大家,保障赛事顺利开展,赛道组委会现特向各参赛队伍提供OriginCar Pro借车服务,共计20台。为规范借车流程,以下为借车申请的特别说明,请各参赛队伍仔细阅读、如实填写申请表。
1. 借车原则:
2. 申请流程: