产业竞技赛赛事规则与介绍

1. 赛事背景

湛江是国家海洋高技术产业基地,是我国水海产品主要养殖和出口地区,为推进海洋强国战略实施和现代渔业科技创新,驱动我国渔业产业转型升级与持续发展,国家启动实施“蓝色粮仓科技创新”重点专项,强化海洋渔业的装备能力提升和产业空间拓展,近海以引领现代化海洋牧场发展为主线,深远海以提升智能装备技术水平为突破点,远洋以提高精准捕捞和一体化加工能力为抓手,推动海洋渔业产业迈上新台阶,增加优质蛋白有效供给。为响应国家蓝色粮仓战略,在南海领域区域,将打造南海智能化设施养殖与综合利用模式示范区、远洋渔业新资源开发与综合加工模式示范区。

深海网箱养殖作为“蓝色粮仓”未来拓展空间的战略选择之一,是一种高投入、高风险、高收入的养殖方式。深海网箱养殖作为一种先进海水养殖方式,标志着中国的海水养殖向集约化方向发展。

然而由于深海网箱长期浸没在海水中,易受海洋污损生物的侵害,网箱养殖海域海水里的浮游生物较多,特别是温暖夏季,网箱的网衣更容易滋生附着物(主要有海星、藤壶、筒螅、牡蛎、浒苔等),且生长繁殖的速度很快,网衣网眼即被污损生物完全堵塞,影响网箱内外水体的交换,导致网箱内水体溶氧量和水质下降,进而熬成养殖鱼体的生长率和成活率下降。目前大多使用人力或者机械操作进行网箱更换,或者潜入水下使用清理冲洗,清理劳动强度大,操作难度高,人身安全性差,特别是随着养殖网箱体积与规模越来越大,养殖网箱向深水深海推进,此问题更加突出。如何通过智能装备对网箱的维护和修理提高效率和降低成本是当前的深海养殖的主要研究方向

2. 产业竞技赛赛道目标

水下机器人(ROV)作为水下可操作的机器设备,一般都会搭载有摄像头,可应用于水下实时远程监控,同时可通过改变自身浮力搭载吸鱼机、机械手等附件设备进行网衣清理、网衣修补、海星收集、死鱼及残饵收集、分鱼收鱼、水下设备安装维护等相关工作。相比传统人工维护具有巨大优势,未来将更广泛的用于深海养殖,运维海洋牧场 。

产业竞技赛赛道围绕运维深海养殖过程中,水下机器人所进行的日常作业来展开,通过人机协同以及ROV自主智能巡检和识别功能满足深海网箱养殖工作的要求,大大提高清理工作效率和安全性,目的是为了让养殖状况更安全,让ROV的水下整个操作方便安全可靠,为打造蓝色粮仓的战略目标保驾护航。

3. 竞赛项目

本次产业竞技赛为单航行器水下比赛,比赛载体为遥控水下航行器(ROV)。比赛设置水下网箱清洗(抓水草)、海星/死鱼抓捕、网箱巡查及修补三个赛项。

4. 参赛航行器要求

4.1. 参赛航行器要求

1)ROV重量要求:重量不超过100kg(脐带缆重量不计算在内);

2)机器人尺寸:长<1500mm 宽<1000mm 高<1000mm,在机械手收缩的状态下,机器人要能放置入2m×1m×1m的箱子中。

3)各参赛队需在机器人上做出明显标示,比赛前裁判需对各参赛队机器人进行拍照。不同参赛队之间不得共用同一台机器人,同一所学校的不同参赛队也不可共用同一台机器人。若发现参赛队使用同一台机器人,所涉及的两个参赛队均按照违规处理。

4)具备远程无线操控功能,机器人下放、放缆收缆、回收由赛队现场操作人员负责,机器人控制人员在赛事组委会指定区域采取远程无线方式操控机器人进行比赛。

4.2. 能源要求

ROV可选择岸上供电或自带电池,岸上供电电源ACV220V\2000W,控制箱连接ROV脐带缆必须采用直流供电,电压DCV<300V并且必须安装漏电保护开关,参赛队自备充电器以及转接接口设备、备用电池等。

4.3. 安全性要求

参赛队对参赛机器人自身安全负责,并满足如下要求:

1)参赛的ROV机器人必须具有正浮力,无控制时保持在水面漂浮;

2)自供电ROV必须设有紧急停止开关,突发情况可停止ROV动力系统。

3) ROV机器人须设有起吊点或握点,比赛时用于布放和回收

4) 参赛航行器的推进器应装备防护罩,避免安全隐患。

4.4. 赛场人数要求

比赛过程中,每个参赛队控制器操作:人数最多2名;脐带操作人员:人数最多2名。

5. 赛前提供信息清单

1)赛区水池数量、尺寸及放置位置;

2)赛区水深范围、水下能见度;

3)水底目标物(水草、破洞、金属网、海星、死鱼)的类型、尺寸、形状、数量,目标物布局位置不提供。

6. 比赛规则

6.1. 性能测试

参赛前,参赛航行器可在检录浮桥附近的比赛区域,如图1所示A、B两个长6米、宽6米、深2米的水池,开展赛前适配性训练。各赛队仅提供一次适配性训练机会,训练顺序按照抽签结果进行排序,时长约30分钟。

1 产业赛水域示意图

6.2. 赛前准备工作

(1)水池抽签:比赛水池选择,有尺寸完全一样的A、B两个水池,赛题道具布置一致。

(2)预赛抽签(十六进八):分别有相同数字不同字母A、B号码球1-8(1A 1B;2A 2B;3A 3B;4A 4B;5A 5B;6A 6B;7A 7B;8A 8B),比赛顺序按照号码从小到大1-8进行比赛,比赛对手为同样号码球参赛队,号码后面A和B为水池编号。

(3)决赛抽签:初赛成绩选取前八名进入决赛。前四名进行四进二决赛,重新抽签按照1A对1B,2A对2B顺利进行比赛,获胜的队伍进行冠军争夺,失败的队伍进行季军争夺。五到八名四支队伍进行抽签按照1A对1B,2A对2B进行比赛,获胜队伍进行三等奖五六名次的争夺,七八名不在排序。

 

2产业竞技赛进位图

6.3. 赛项介绍

比赛设置水下网箱清洗、网箱巡查及修补、海星/死鱼抓捕三个赛题,每个赛题比赛时间总长10分钟。

预赛期间A、B两只赛队同时进行比赛,每只队需在规定时间(30分钟)内全部完成三个赛题,比赛总成绩按照完成参赛队总得分高低进行排序,若全部完成则按照三个赛题总时间排名。(预赛期间,参赛选手可自由选择优先完成哪个赛题,也可以交叉作业不同赛题,单个赛题可超过10分钟,总时间不可超过30分钟)。

决赛期间A、B两只赛队同时进行比赛,每获胜一个赛题得1星,率先得2星者获得比赛胜利,比赛可终止(决赛期间单个赛题不可超过10分钟,操作顺序必须按照赛项1-3进行,赛队每完成一项赛项确认无误后举手示意裁判,则此赛项比赛中止,未完成比赛得赛队停止比赛,裁判立即对此赛项结果进行评定,评定无误的此赛队得一星,否则对方得一星,待两只队伍确认准备好之后裁判示意进行下一项赛题)

6.4. 赛项1:网箱清洗

6.4.1. 情景设定

如图3所示在A、B两个长6x宽6米,水深2米的水池内,布置一块长4x高2米的网衣,网衣离水池两侧各间隔1米,ROV可任意通过绕到网衣另一侧,网衣底部有重2公斤以上的金属杆,以保证网衣不随意飘动。网衣正反面上随机位置悬挂10处水草,水草随机长度10-20cm不等,水草头部有金属斜弯钩挂在网衣上,网衣正中间下方放置一个长50cmx宽50cmx高40cm的回收金属框。两个水池布置保持一致。

 

3网箱清洗布置

6.4.2. 基本流程

两个赛队ROV经水面布放,待现场裁判下达“开始”口令后同时从出发点出发时开始计时,赛队选手通过控制ROV及机械手清理网衣上悬挂的水草,并放置回收金属框内。ROV赛队有任意一支在规定时间内提前找出并清除所有水草立即向裁判组示意,比赛结束,记录当前时间;或规定时间已到,比赛结束,停止操作,裁判组进行结果评定。比赛时间为10分钟,赛项结束。

 

6.4.3. 评分规则

(1)比赛采用时间淘汰制,规定(10分钟)时间内,率先成功完成比赛的得1星,另一只队伍不得分。无效水草(只清理水草未放入回收筐内包括挂在框边)不得分,清理水草到放入回收框过程中若水草掉落,可以重新捡回并放入回收框内;如中间有任何犯规举动的不得分,对方得1星。

(2)规定(10分钟)时间内双方均未完成比赛的,则累计分数最高的参赛队得1星。如得分一样则各得一星。每清理一处水草并回收得10分,总分最高100分。

6.5. 赛项2: 海星/死鱼抓捕

6.5.1. 情景设定

如图4所示在A、B两个长6x宽6米,水深2米的水池内,布置一块长6x高2米的网衣,网衣离水池两侧各间隔1米,ROV可任意通过绕到网衣另一侧,网衣底部有重2公斤以上的金属杆,以保证网衣不随意飘动。在水池及网衣上随机放入海星/死鱼10个,网衣5个水池5个。网衣正中间下方放置一个长50cmx宽50cmx高40cm的回收金属框。两个水池海星布置保持一致。

 

 

4 海星/死鱼抓捕赛项布置

6.5.2. 基本流程

两个赛队ROV经水面布放,待现场裁判下达“开始”口令后同时从出发点出发时开始计时,赛队选手通过控制ROV及机械手抓取海星/死鱼,沉底海星/死鱼放置至水底回收金属框内,漂浮死鱼放置至水面回收区域即可。ROV两只赛队有任意一支在规定时间内提前抓取并回收所有海星/死鱼立即向裁判组示意,比赛结束,记录当前时间;或规定时间已到,比赛结束,停止操作,裁判组进行结果评定。比赛时间为10分钟,赛项结束。

6.5.3. 评分规则

(1)比赛采用时间淘汰制,规定(10分钟)时间内,率先成功完成比赛的得1星,另一只队伍不得星。无效海星/死鱼(只抓取到海星/死鱼未放入回收筐内)不得分;抓取海星/死鱼放入回收框过程中若海星/死鱼掉落,可以重新捡回并放入回收框内;如中间有任何犯规举动的不得星,对方得1星。

(2)规定(10分钟)时间内双方均为完成比赛的, 则累计分数最高的参赛队得1星。如得分一样则各得一星。每抓取并回收一条海星/死鱼得10分,最高得分100分。

6.6. 赛项3:网衣巡查与修补

6.6.1. 情景设定

如图5所示在A、B两个长6x宽6米,水深2米的水池内,布置一块长4x高2米的网衣,网衣离水池两侧各间隔1米,ROV可任意通过绕到网衣另一侧,网衣底部有重2公斤以上的金属杆,以保证网衣不随意飘动。网衣随机有三处直径分别为10cm、20cm和30cm的破洞,破洞位置离水面、池底及网衣边缘两侧至少大于20cm,比赛水池指定位置放置三张边长分别为略大于10cm、20cm和30cm平整金属网,金属网上有两个金属斜弯钩和长10cm的把手,金属网的大小有针对性地恰好覆盖网衣破洞面积。两个水池布置保持一致。

 

5 网衣破洞示意图

6.6.2. 网衣巡查与修补布置基本流程

两个赛队ROV经水面布放,待现场裁判下达“开始”口令后同时从出发点出发时开始计时,赛队选手通过控制ROV摄像头确认网衣状态,识别网衣漏洞位置及破损程度,根据破洞大小去指定位置使用机械臂运输金属网,需抓取把手将金属网挂钩挂在网衣破洞上处。ROV两只赛队有任意一支在规定时间内找出并修补全部漏洞的,立即向裁判组示意,比赛结束,记录当前时间;或规定时间已到,比赛结束,停止操作,裁判组进行结果评定。比赛时间为10分钟,赛项结束。

6.2.3. 评分规则

(1)比赛采用时间淘汰制,规定(10分钟)时间内,率先成功完成比赛(用金属网全部100%覆盖网衣破洞)的得1星,另一只队伍不得分。无效修补(有任意一个破洞未100%完全覆盖)不得分;如中间有任何犯规举动的不得星,对方得1星。

(2)规定(10分钟)时间内双方均未完成比赛的则以金属网覆盖网衣破洞的程度评分。修补网衣漏洞评分规则如下:

a)网衣破损位置被完全覆盖:30分(从前后任意一侧拍照显示是完全覆盖的);

b)漏出面积小于破洞50%:20分;

c)漏出面积大于破洞50%:10分;

d)完全没有覆盖破洞:0分。

累计分数最高的参赛队得1星。如得分一样则各得一星。

每修补单个网衣漏洞得分30分,修补网衣最高得分90分。

6.7. 其他说明

(1)手动进行比赛任务时,操控员看着面前显示器来控制ROV,脐带电缆操作员可站在池边调整电缆,但不得操控电缆干预机器人正常操作,每次犯规此赛项则不得星。机器人控制人员在组委会设定区域远程操作机器人进行水下作业,不可以直接目视或由别人提示控制机器人。

(2)任意阶段发生的卡线、机器人故障、计算机死机等所有队伍自身原因导致意外因素不停止计时。

(3)网衣采用重物拉平,以保证网衣破洞不会出现褶皱或重叠。

(4)允许多台(3台以下)ROV以集群形式参赛,但只能有一个操控员。



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