1命题背景
智能硬件是以嵌入式技术为基础，以物联网、云计算为扩展平台而形成的一类智能化软硬件结合的产品。智能硬件的底层技术就是嵌入式系统。当前或未来的一些热门概念无不与嵌入式系统有关，像目前常见的手机、PDA、机顶盒、高清电视(HDTV)、路由器、汽车电子、智能家电、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统。未来将大力发展的如智能硬件、机器人、物联网、无人驾驶、增强虚拟现实AR等也都需要嵌入式技术的支持。 在智能硬件的世界里，软件扮演着核心角色。正是软件的存在，使得智能硬件得以被称为“智能”。在当下的“后PC”时代，计算机的形态已经远远超越了传统个人电脑的界限。无论是手机、平板电脑还是家用电器，其内部都蕴含着计算机的元素。采用单片机、ARM等嵌入式计算机系统已成为常态。而随着硬件的普及，各种功能，尤其是人工智能的实现，都离不开软件的强大支持。因此，智能硬件的设计与开发的核心依然是软件。
机器人行业作为智能硬件的一个重要组成部分，正处于快速发展阶段。随着这一行业的蓬勃发展，对于相关技术人才的需求也在不断增长。机器人技术的独特之处在于它是多学科交叉融合的产物，对人才的需求涵盖多个领域。在机器人技术中，软件作为实现智能的关键组成部分，扮演着至关重要的角色。
当前我们谈人工智能，已不再简单将其理解为python软件编程，它更多的是一种软硬件结合的技术，涉及到嵌入式、物联网、python编程、机器学习等多种技术的融合，目前人工智能AI与嵌入式、物联网、机器人等结合的产品非常多。“嵌入式人工智能”也正成为当前最热门的AI商业化途径之一。近年来，智能硬件与人工智能生成内容（AIGC）的结合正开启着一个全新的技术时代。这一趋势的背后，是对无缝、高效互动体验的不断追求，以及对智能技术深度融合应用的探索。AIGC能够基于复杂的算法自动生成图像、文本、音乐等内容，使得智能硬件不再仅仅是数据的接收器，而是成为了一个能够创造、个性化和响应用户需求的智能实体。结合智能硬件的高性能计算能力和AIGC的创造性，这一融合正在为各行各业带来变革。例如，在医疗领域，智能设备结合AIGC可以生成个性化的健康建议；在教育行业，结合后的技术能创造出互动学习内容，提升学习效率和体验。这种结合不仅提升了智能硬件的功能性，也为用户创造了更加丰富、直观和个性化的交互体验。总体而言，智能硬件与AIGC的结合标志着智能技术的一个重要发展方向，为未来的技术创新和应用开辟了广阔的领域。
综上所述，智能硬件、机器人和人工智能之间的联系密不可分。当前，掌握智能硬件与机器人软件开发技能，并运用人工智能算法，以实现各种智能化应用，已成为智能硬件与机器人嵌入式软件开发的焦点。
2 嵌入式AI应用开发平台
AI应用通常对平台的计算速度和效率提出了较高的要求，这对嵌入式系统的设计和实施提出了一定的挑战。在这一背景下，嵌入式AI运行平台普遍选择高性能的嵌入式设备。在众多流行的嵌入式AI平台中，开源的高端硬件平台如树莓派（Raspberry Pi）广受欢迎，因其灵活性和易用性在各种项目中被广泛采用。除了国际知名的开源硬件平台，中国国产的AI平台在嵌入式AI领域中也扮演着至关重要的角色。国内领先的技术企业如华为和紫光展锐等，已经推出了自主研发的嵌入式AI平台。以华为的鲲鹏芯片和紫光展锐的智能芯片为例，这些国产AI平台在硬件性能、软件支持、以及生态系统构建方面都显示出强大的竞争力。他们不仅提供了高性能的处理能力，同时也为开发者提供了丰富的资源和工具，从而加速了嵌入式AI应用的开发和部署。这种技术进步和市场多元化，为嵌入式AI应用的发展开辟了更加广阔的空间，为未来的创新提供了更多可能性。
在搭建软件平台时，除了安装相应的嵌入式操作系统，还建议考虑安装ROS（Robot Operating System）。作为一款专为机器人设计的开源操作系统，ROS为用户提供了完整的操作系统服务。这包括硬件抽象化、底层设备控制、常用功能的实现、进程间的消息传递以及包管理等功能。此外，ROS还配备了一系列工具和库函数，助力用户在不同计算机平台上获取、编译、编写和运行代码。除ROS之外，鸿蒙系统（HarmonyOS）也是值得关注的嵌入式系统选项。作为华为公司推出的全场景分布式操作系统，鸿蒙旨在为各类智能设备提供统一而全面的操作系统解决方案。它具备卓越的灵活性和可扩展性，能够适配多种不同的硬件平台。同时，鸿蒙系统对多种编程语言和开发框架的支持，使其成为嵌入式AI应用的强大后盾。这为开发者在开发高效、稳定的应用程序时提供了极大的便利。通过采用这些先进的操作系统，开发者能够更有效地开发和部署复杂的嵌入式AI应用，从而推动技术的不断进步和创新。
3 命题方向及设计要求
以下三个方向可任选其一：
(1) 智能硬件设计
可参考《智能硬件产业创新发展专项行动（2016-2018）》，根据国家智能硬件产业发展方向，自行确定智能硬件的设计要求。参赛作品应至少实现一种AI功能，如自然语言处理、语音识别、机器视觉或自主导航等。作品可以是完整的产品，包括机械设计、外观设计、嵌入式硬件设计、软件设计等方面，也可以是原型机，能够进行功能演示即可。
评审将重点考察以下方面：
① 系统硬件设计的合理性：包括硬件组件的选择、布局和连接方式等，确保系统稳定性、可靠性和性能；鼓励使用国产开发板。
② 软件的各项功能：特别关注AI功能的实现，评估其准确性、效率和用户体验，鼓励开发鸿蒙系统上的应用。
③ 创新性和可行性：评估作品在技术上的创新性和市场应用的可行性，包括对当下智能硬件发展趋势的把握和前瞻性；鼓励融合AIGC技术，实现更高水平的智能化和互联互通。
④ 完整性和展示效果：对于完整产品，评审将关注其整体设计是否具备商业化的潜力；对于原型机，评估其功能演示的效果和实用性。
(2) 智能机器人应用开发
参赛作品可选择各种类型的机器人，包括智能车、机械臂、人形机器人、特种机器人等。不限定主控板的种类，要求在机器人设备上至少实现一种AI功能，例如自然语言处理、语音识别、机器视觉或自主导航等。
评审将重点考察以下方面：
① 机器人软件功能：评估作品的软件设计，包括实现的AI功能、用户交互等，确保软件功能完备、稳定可靠；鼓励开发鸿蒙系统应用。
② 创新性和实用性：评估作品在技术上的创新性和市场应用的实际可行性，鼓励借助AIGC模型技术，实现机器人智能化和互联互通。
③ 完整性和演示效果：对于完整产品，评审将关注其整体设计是否具备商业化的潜力；对于原型机，评估其功能演示的效果和实用性。
(3) ROS机器人仿真比赛
ROS提高了机器人研发领域提高代码复用率，缩短机器人研发周期。为了推广ROS在机器人领域的优势特点，同时鼓励大学生学习ROS，特开设ROS机器人比赛项目。为保证比赛的公平性，机器人仿真比赛平台统一用Gazebo。本命题方向不限定仿真平台机器人种类、任务场景和AI算法，要求机器人至少实现一种AI功能（自然语言处理、语音识别、机器视觉或自主导航等）。
评审将重点考察以下方面：
① ROS应用与代码复用率： 评估作品在ROS中的开发程度和代码复用率，以及使用ROS是否有效缩短了机器人研发周期。
② 仿真平台统一性： 考察作品在Gazebo仿真平台的实现效果，包括仿真准确性、稳定性和性能表现。
③ 机器人功能实现： 重点关注机器人实现的各项功能，包括但不限于AI功能的实现情况，以及在仿真环境中的表现。
④ 技术创新和应用价值： 评估作品在技术上的创新性和对实际应用的价值，鼓励参赛者利用ROS和仿真平台创造性地解决现实问题。
本命题不限定具体采用哪种类型的机器人，可以自主设计或购买机器人。青岛科技大学智能硬件与机器人研究室自主研发的各类机器人设备可作为参考。有关青岛科技大学智能硬件与机器人研究室研发的机器人产品详情可访问网盘资料：
https://pan.baidu.com/s/1VIc_9uzeIW2pED20QFo3NA 提取码：jkpv
4 作品提交要求
(1) 作品提交：必须将作品提交至大赛网站指定的提交系统。未遵守此规定的作品将不具备评审资格。
(2) 作品访问性：在评审期（通常为9月10日至10月30日）内，参赛作品必须保证可以持续、正常访问。如作品在此期间无法访问，将面临直接淘汰的风险。
(3) 文件大小和格式：请确保演示视频、演示PPT和源代码大小适中，以便在评审系统中顺利上传。视频应符合规定，时长不超过五分钟，且能在常用视频播放器上播放。不符合这些要求的作品将被直接淘汰。
(4) 联系保持畅通：参赛队长需在评审期间确保其电话和QQ号畅通。因联系不上而影响评审的，责任由参赛队伍自行承担。
(5) 指导老师注册：请指导老师在报名系统中完成注册，并由参赛队伍选择一位指导老师。
(6) 信息准确性：参赛者在报名时需对所提供的个人信息负责。一旦完成报名和缴费，提交的信息将无法更改。
5 评比方式
(1) 材料提交准则：请根据大赛网站的具体指示提交所需的相关材料,确保所提交材料的完整性、全面性以及易读性。若提交的文档不完整，虽然不会影响参赛资格，但会在评分上受到一定影响。
(2) 评比流程：本次比赛将分为初赛（线上评审）和决赛（现场答辩）两个阶段。成功通过初赛的团队将进入决赛阶段。为了促进参赛团队之间的学习交流并提高评审过程的透明度，允许所有参赛团队旁听决赛的现场答辩环节。
山东省大学生软件设计大赛