Arduino 智能小车

某同学要参加“潍柴动力杯”第十三届某大学机械与动力工程学院新生机械创意大赛，受此影响，在淘宝店慧净电子购买了 Arduino 智能小车，同步学习，曾在十几年前玩过乐高机器人和 Arduino，还算有点基础。

赛事介绍

本次大赛是由机械与动力工程学院主办，面向本科低年级学生的科技创新赛事。该项赛事旨在全面激发学生的创新思维，培养学生分析与解决问题、跨学科知识应用、团队协作、实践操作等能力。本项赛事通过构建一个开放的竞赛平台，旨在为学生提供宝贵的实践机会，激发他们的科创热情，为优秀科创人才的脱颖而出创造更好的条件，助力未来科技发展的蓬勃进步。在新生机械创意大赛的赛场上，同学们会接触到与机械设计、机械制造、电机控制、线路布置等方面的知识与技巧，既能锻炼动手操作、团队协作能力，又能训练创新思维、辩证思维，为将来的科研创新之路打好基础。在往届的大赛中，许多热爱创新的学子脱颖而出，他们在新生机械大赛中发现并发挥了自身潜能，结识了志同道合的好友，同时充分锻炼了自我能力。这些学生积极投身于科技创新事业，并在校内外各类科创赛事中斩获佳绩。

本届赛题

古王朝历经数百年传承，至末世之时，朝堂腐败滋生，地方势力割据一方，昔日统一的疆土渐成四分五裂之势。北方势力凭借广袤草原与精锐骑兵崛起，以“扫清乱象”为号召，挥师南下；南方势力依托江河天险与富庶粮区，以“守护生民”为旗帜，据险抗衡，两大势力自此划江而治，开启了长达数年的对峙局面。

连年战乱让中原大地满目疮痍，百姓苦不堪言。为避免战火彻底吞噬文明根基，双方在中立谋士的调停之下达成共识：以一片承载着千年古战记忆的“中州旧战场”为较量之地，各自挑选精锐组成“赤旌军”（北境势力）与“青旗军”（南境势力），通过一场遵循特定规则的战场对抗。这场关乎疆域划分的关键对决，被后世称为“中州定域赛”。

一、比赛场地

（一）起始与营帐

蓝方起点/红方起点：双方援兵车辆的出发点，用于派遣精锐、战车出击，是进攻支援发起的根基，如同古战场的军队集结点，决定首轮攻势走向。

蓝方营帐/红方营帐：半径 0.5 m 的圆形营帐，既是兵力休整、物资囤积之所，也是“兵粮补给”统计与存储核心，类比古代中军大帐。

（二）战略据点

藏宝阁：双层圆形结构，是全场战略核心。可通过获取阁中的虎符、兵书等关键物品决定胜负走向，据说藏宝阁顶端藏有可以打开驿站的钥匙，对于运输兵力、物资起到重要作用。

防御塔：小型战略点，可通过运输兵力进行占领，占领可为己方创造局部优势，类似古代的边境烽火台，虽小却影响战局。

驿站：特殊功能点，可快速转运兵力、物资，但需要特殊的钥匙开启，抢占它能大幅提升战术机动性，如同古代的加急驿站，决定援军抵达速度。

设障区：双方营帐前已被提前布置 “陷马坑”“绊马索” 等古战障碍，限制双方推进；需用工兵策略突破，考验战术应变，如同渡河遇伏的险地。

（三）中部沃土区域

是天然形成的平原地带，其上盘踞着山贼野兽，双方需规划绕行或突破方案，是分割战场、制造局部以多打少的关键，其中也藏有宝藏等待有缘人的挖掘。

二、对抗逻辑与目标

双方各需派出两辆小车，其中一辆必须带有夹取功能的机械臂，作为进攻车辆，另一辆小车不做功能限制，作为援军车辆。比赛开始时，援军车辆从起点出发，绕过障碍到达营帐后，方可进行后续行动；
进攻车辆可直接开始行动。

双方需要首先清理设障区的障碍，之后方可离开设障区攻城略地、抢夺资源。在比赛时间结束之后，清算资源获取及领地数量，较多的一方获胜。

三、得分明细介绍

1．设障区得分

双方需在比赛开始时，将设障区的障碍清理至自家营帐区，每清理一个障碍获得 10 分，全部清理完障碍后方可离开设障区进行后续行动。若未清理完毕即离开设障区，则接受判罚。

2．攻城得分

双方车辆需用机械臂将不同能力的士兵（不同大小的圆环）放置在双方防御塔上（套在对应杆子上），圆环大小有三种，其中大圆环代表小兵，中等圆环代表炮兵，小圆环代表超级兵，不同兵种换算关系为：小兵×3=炮兵×2=超级兵×1。

士兵从双方营帐出发。小车在进入营帐后，方可由双方操作手直接将代表士兵的圆环安装在小车机械臂上。（解锁驿站后，可从驿站区域进行安装操作）

双方初始各有四座防御塔，外围两座防御塔各放置己方两个小兵，内围两座防御塔各放置己方一个超级兵。双方可以放置己方的士兵在全场的任意一座防御塔上，囤积兵力多的一方占领该防御塔（即变为己方防御塔）。时间结束后，统计占领防御塔分数，外围防御塔为每个 200 分，内围防御塔为每个 300 分。

每个防御塔放置 15 个士兵为占满，防御塔满员后无法继续放置。占满后裁判组将发出指令“此防御塔占满”以示意对战队伍。若继续放置。

3．物资得分

在中部沃土区域，随机分布着山贼和野兽（红、绿、蓝、紫四种颜色的方块），双方车辆需收集方块回到营帐，每收集一个山贼和野兽，获得 10 分，若收集相同颜色的方块，额外加 20 分，不重复叠加（如总共收集 2 个红色方块，获得 40 分；如总共收集 3 个红色方块，获得 50 分）。

进攻车辆一次最多只能同时运输 3 个方块及圆环，援军车辆一次最多可同时运输 5 个方块及圆环（推动和夹取等方式合计最多运 5 个）。藏宝阁分为两层，一层分布有不同的兵书和虎符，带回营帐后可获得相应技能和兵力提升，其中兵书为白色方块，虎符为黑色方块，具体效果会贴在方块底部。一个兵书或虎符加 30 分，若收集相同颜色的方块，额外加 20 分，不重复叠加。

二层分布有三个宝箱，其中有两个宝箱内藏有驿站的钥匙（有贴纸贴在底部），另一个拥有“撒豆成兵”的超强技能，宝箱为黄色方块，每获得一个宝箱加 50 分，若收集相同颜色的方块，额外加 20 分，不重复叠加。注意，获取物资以方块完全进入营帐区域为准，如果方块落在边线则无效。

此外，获取物资有如下隐藏得分方式，若收集的方块中能凑齐“M”“E”字样或“潍”“柴”字样（不用非得同色，但不重复计算），额外加 20 分，若收集到带有“锤锤”的方块，额外加 10 分。（“M”、“E”、“锤锤”均会做成贴纸贴在方块下面。）

4．最终得分

单场比赛的胜利由最终得分来计算，最终得分计算公式：最终得分 = 场上得分 - 判罚分数。如果出现分数相同的情况则按照以下优先级判定胜负：攻城略地得分 > 藏宝阁二层得分 > 藏宝阁一层得分 > 判罚分数较少。

5．技能和驿站

（1）兵书技能：

画地为牢（比赛时使用）：当获得此技能时可以在比赛规定时间内的任意时刻使用，可以让对手的一辆车原地停止行动 10s，如果移动则直接罚下。
无懈可击（比赛时使用）：获得此技能可以在获得后对手第一次使用兵书技能或虎符技能时使对手的技能失效，可以对“无懈可击”本身使用。
一夫当关（比赛时使用）：获得此技能即刻使用，可以将己方的一辆小车一次可携带方块（这里的“携带”指机械小车推动加夹取方块）的上限永久 + 1。

（2）虎符技能：

天降神兵（比赛时使用）：可以在全场任意一个防御塔加一个己方炮兵。（无法对已占满的防御塔使用）
瞒天过海（比赛结束清算分数时使用）：获得此技能可以在比赛结束后将己方获得的任意方块改变颜色（如可以变成黑色或白色，并且可以获得黑色白色的额外加分）。

（3）驿站：

分为上驿站和下驿站，对应的钥匙可以开启对应的驿站，开启驿站后，可以将物资运输至驿站，驿站可直接将其传送回营帐，所有经驿站传送的物资得分翻倍。

解锁驿站后，可经由驿站将士兵安装在小车机械臂上。

（4）撒豆成兵：

可以将 1 个超级兵，2 个炮兵，3 个小兵任意地放置在己方防御塔上（比赛时使用）。（无法对已占满的防御塔使用）

四、场地尺寸

1．比赛区域

指 5 m×5 m 的整个比赛区域。在比赛进行的任何过程中，小车均不可以有任何部位压触到比赛区域以外，同时除裁判外任何人员不得进入比赛区域内。

2．障碍路线

指从起点到营帐中心，长为 3 m，宽为 0.5 m，有障碍设置的路线，援军小车需从起点出发经过障碍路线前往营帐。

3．双方营帐

指半径为 0.5 m 的圆形区域，进攻小车直接从营帐区出发，且操作手可在营帐区为小车补给士兵。

4．双方设障区

指在双方营帐外，母线为 1 m 的扇形区域，比赛开始时障碍会设立在此区域，清理完成后，小车方可离开设障区。

5．双方进攻路线（分为上下两路）

上下各有宽为 1 m 的路径作为进攻路线，路旁有固定障碍，不得刻意碰撞。

6．中部沃土区域

为不包含进攻路线的边长为 2m 的圆角矩形，会随机散落山贼和野兽，中心区域坐落着藏宝阁。

7．藏宝阁

为双层圆台区域，下层直径为 0.5m，上层直径为 0.25m，分别散落着兵书虎符和宝箱。

8．防御塔

为进攻路线上固定的直杆，直杆直径为 1 cm，高为 8 cm，距路两边均约为 0.5 m。每条路各有红蓝两座防御塔，靠近营帐的塔在场中线位置，另一塔距此塔约为 1.5 m。

9．障碍物

特指比赛开始时设置在设障区的障碍物，为体积约为 125 cm³ 的 3D 打印物品。

10．士兵

士兵为大小不同的三种圆环，其中大圆环代表小兵，外径为 10 cm，内径为 9 cm；中等圆环代表炮兵，外径为 6 cm，内径为 5 cm；小圆环代表超级兵，外径为 3 cm，内径为 2 cm。不同兵种换算关系为：小兵 ×3 = 炮兵×2 = 超级兵×1。

11．小方块

全场所有小方块大小均相同，为 5 cm×5 cm×5 cm，有不同颜色。

五、小车要求

1．参赛队伍

参赛选手可跨班跨学院组队，每队人数不超过 5 人，且不少于 3 人。每队须有队长 1 名，与比赛相关信息的传达将通过【2025 年新生机械赛队长群】联系队长。

热身赛为 1V1 形式，每场比赛双方都只能派出 2 名选手参与比赛，其中 1 名为操作手，负责操控机械小车清除障碍，获取物资；1 名为观察手，负责观察场上情况，检查物资中是否含有特殊技能，给操作手提出建议等。

热身赛淘汰少量队伍，且提供组队参考，通过热身赛的队伍两两自行组合形成大队，一经组合，不可变更。组合队伍共同参加小组赛和决赛。若队伍间组合存在困难可以由组委会协助组队。

小组赛和决赛为 2V2 形式，每场比赛双方都需派出 3 名选手参与比赛，其中 2 名为操作手，负责操控机械小车清除障碍，获取物资；1 名为观察手，负责观察场上情况，检查物资中是否含有特殊技能，给操作手提出建议等。

2．机械小车

即参赛队在场上操控以完成比赛的设备。每支队伍在每场比赛中仅允许使用两辆机械小车，小车任何机构不可脱离本体。不同场比赛中允许使用不同机械小车。机械小车初始最大尺寸不得超过 40 cm×40 cm×30 cm，总重量不能超过 6 kg。机械小车在赛前车检后不能手动变形，比赛中有伸缩的部分只能通过控制变形。

3．控制结构

对机械小车的操控仅限于无线遥控（如蓝牙、PS2 手柄等无线设备），不得使用干扰对方无线操控的设备，一经发现，直接判负。

4．电源

电源可为任意型号、大小、电压的电池，但电路中任意两点间额定电压不可超过 12 V，且电池盒必须固定在车体上。比赛过程中严禁出现任何易爆易燃物质、或可能发生污染的气态或液态化学物质，一经发现，直接判负。

5．机械臂

由于比赛要求，进攻小车需要一个收集部位，该部位经裁判团检查后即可认定为车辆的“机械臂”部位。注意，机械臂只允许有一定的夹持性，不允许具有攻击性。机械臂部位的尺寸计入小车尺寸范围之内。（注：这里的计入指的是机械臂如果除机械爪部位外还有其他部位可以变形则以机械臂折叠状态计入，如果只有机械爪部分可以变形则正常计入），考虑制作难度较大，因此允许参赛队伍购买或外包制作机械臂零件。

6．计时器

一场比赛时间为 10 分钟，计时器开启后的时间里属于正式比赛的时间，只有这个时间内的得分属于有效得分。计时器时间耗尽后，正式比赛结束。一旦场上需要中途进入调整状态时，计时器将会暂停。此后，计时器将会继续进行计时。

7．底盘动力系统

底盘动力系统指驱动机械小车在场内移动的系统。参赛者可以参照赛事组委会提供的底盘图纸搭建底盘，也可以自行搭建底盘，参赛队伍可以自行更换其他额定电压不超过 12 V 的电机。

8．原型车

原型车是赛事组委会为减小参赛选手机械设计和制作难度提供的参考车辆。官方车具有完成比赛中所有可行操作的能力。

9．车检

车检是赛前为检查车辆是否满足要求的过程。凡不满足以下条件的车辆将不能通过车检：