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赛题题目:面向智能机器人的AIOS(高校赛题)

赛题说明:

AI大小模型、具身智能等技术飞速发展,推动了AIoT、无人系统、机器人从实验室走向复杂应用场景。常见的机器人应用集成了高频视觉感知、实时决策与运动控制,对系统的实时性与资源利用率提出了很高要求。然而,当前此类应用主要基于 Linux 等通用操作系统构建。尽管 Linux 凭借丰富的驱动与软件生态降低了开发门槛,但其通用架构带来的冗余服务开销、长执行路径开销、复杂调度开销以及大容量内存需求开销等,逐渐成为制约机器人端到端性能(如延迟、抖动)的瓶颈。在边缘算力受限的场景下,如何在内核和系统层面设计并实现深度定制、灵活组合、跨层优化等关键技术,释放硬件的极致性能,突破通用Linux内核的限制,成为面向智能机器人的新型智能操作系统的重要课题。

赛题要求:

  • 总体要求:参赛队伍将开源智能机器人(基于 RK3588/SG2002处理器开发板)的操作系统内核从 基于C语言的Linux 完整迁移至基于Rust语言的组件化操作系统内核。在此基础上,实现或补全系统调用、文件接口、关键外设驱动(NPU/USB/UART/摄像头等),打通 基于NPU的推理链路,并通过内核级的调度/内存管理优化与模型轻量化手段,在性能(端到端延迟、启动速度、推理帧数)、硬件资源消耗与能耗比等方面超越 Linux 基线。
  • 第一阶段要求:将基于Rust语言的组件化操作系统内核,如StarryOS等,在rk3588/sg2002开发板上启动,之后运行开源机器人程序,在rk3588/sg2002开发板上的npu需要将模型进行识别加载推理,启动后若遇到相关问题需要进行解决,完成基本的模型加载。
  • 第二阶段要求:实现或者完善基于Rust语言的组件化操作系统内核,如StarryOS等的USB等驱动能够支持机器人机械臂的感知,实现机器人的串口支持机械臂电机驱动,完成加载模型成功拾取网球等物体。
  • 第三阶段要求:对照Linux基线的功能实现,优化基于Rust语言的组件化操作系统内核,如StarryOS等,在项目中的性能表现包括但不限于模型推理效果,功耗,启动延迟等,能够达到基于基于Rust语言的组件化操作系统内核,如StarryOS内核等的开源网球拾取机器人在性能、资源消耗和能耗上优于基于Linux内核的开源网球拾取机器人。 学生可以参考以下几个优化的方向:系统加电后的启动速度,识别网球的距离/准确度,推理一帧所需时间,机械臂的定位和抓取速度,以及对系统资源(内存)的消耗等。

    评分细则(明确评审角度、标准和分值范围):

  • 系统架构与底层创新性(30分):框架设计的合理性、对AI模型、AI Agent的支持,以及技术实现难度。
  • 可靠性与完成任务能力(30分):加载了基于Rust语言的组件化操作系统和AI应用的rk3588/sg2002移动抓取机器人在完成多次移动抓取任务上的稳定性和准确度。
  • 执行效率与性能开销(20分):基于Rust语言的组件化操作系统和相关AI应用的rk3588/sg2002移动抓取机器人与基于Linux和相关AI应用的rk3588/sg2002移动抓取机器人在完成同样移动抓取任务上的执行效率。
  • 代码规范与开源生态贡献(20分):提交的系统镜像(ROM)、自动化编译脚本、设计报告、测试文档是否完整;方案是否具备良好的跨平台或跨版本迁移潜力 。

    赛题联系人:

    陈老师 yuchen@tsinghua.edu.cn

    参考资料:

  • https://github.com/rcore-os/tgoskits :基于Rust的操作系统内核组件集合
  • https://github.com/rcore-os/tgoskits/tree/dev/os/StarryOS :兼容Linux Syscall&基于Rust的Starry宏内核
  • https://opencamp.cn/os2edu/camp/2026spring :2026 春夏季开源操作系统训练营。
  • https://opencamp.cn/AI4OSE/camp/2026s :2026春夏季AI4OSE训练营
  • https://opencamp.cn/ChenLongOS/camp/2026S :2026 春季辰龙操作系统训练营
  • https://opencamp.cn/ChenLong/camp/S2 :辰龙机器人 2026 夏季训练营

    参赛资源支持:

    建议参赛队伍基于QEMU虚拟机环境进行前期实验,并在比赛期间及时联系赛题联系人获取sg2002/rk3588开发板和sg2002/rk3588机器人进行开发。
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