第六屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽廣東省分賽

1、第六屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽廣東省分賽競賽實施方案一、競賽組織1日程安排：2018年12月22日（周六）：報到；2018年12月23日（周日）：開幕式、競賽、閉幕式。2場地與設(shè)施：（1）競賽場地：主場地一：廣東工業(yè)大學(xué)籃球館。主場地二：廣東工業(yè)大學(xué)工程訓(xùn)練中心-實驗四號樓（2）競賽設(shè)施：主場地一為小車賽場，主場地二為快速原型競賽場地，競賽需要的通用工卡量具由參賽隊自帶。二、競賽規(guī)則1. 賽前所有參賽隊統(tǒng)一參與參賽順序及賽道的公開抽簽；2設(shè)立由專家組成的競賽仲裁組，負(fù)責(zé)及時處理參賽各方提出的訴求；3. 競賽結(jié)束后，公布各隊的得分及成績計算的最終結(jié)果；三、評審原則1本屆競賽設(shè)立評審工作組，

2、評審工作組根據(jù)教育廳的規(guī)定組成。2. 評審工作組在競賽和評審規(guī)則范圍內(nèi)遵循“公平、公正、公開、科學(xué)、規(guī)范”原則獨立進(jìn)行評審工作；3. 評審工作組成員名單在在競賽開始時公布，賽前保密。4. 評審工作組對參賽作品的綜合分析能力、創(chuàng)新設(shè)計能力、工藝綜合設(shè)計能力、實際動手操作能力和工程管理綜合應(yīng)用能力等方面進(jìn)行綜合評價，并依據(jù)比賽成績評定標(biāo)準(zhǔn)對參賽作品進(jìn)行評分。每個作品的得分由各評審組給出的分?jǐn)?shù)綜合得出。按照得分高低，確定作品的獲獎等級；5. 評審工作實行回避制度和保密制度。在評審結(jié)束之前任何評委不得以任何方式對外宣布、泄露評審情況和結(jié)果；6. 反對任何形式的競賽舞弊行為。對違反競賽規(guī)則的單位或個人，

3、一經(jīng)發(fā)現(xiàn)即取消競賽成績，并視情節(jié)輕重對所在院校予以通報、警告，直至取消該校下一屆參賽資格的處分。四、競賽命題第六屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽廣東省分賽命題包含兩類4項，即無碳小車類和物料搬運機器人類。其中無碳小車3項為“S”型賽道常規(guī)賽、“8”字型賽道常規(guī)賽和“S環(huán)形”賽道挑戰(zhàn)賽。命題具體說明如下：（一）無碳小車避障行駛競賽命題說明1.1 無碳小車競賽命題本屆競賽命題為“以重力勢能驅(qū)動的具有方向控制功能的自行小車”。自主設(shè)計并制作一種具有方向控制功能的自行小車，要求其行走過程中完成所有動作所需的能量均由給定重力勢能轉(zhuǎn)換而得，不可以使用任何其他來源的能量。該給定重力勢能由競賽時統(tǒng)一使用質(zhì)量為

4、1Kg的標(biāo)準(zhǔn)砝碼（5065 mm，碳鋼制作）來獲得，要求砝碼的可下降高度為4002mm。標(biāo)準(zhǔn)砝碼始終由小車承載，不允許從小車上掉落。圖1所示為小車示意圖。要求小車具有轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)，且此轉(zhuǎn)向控制機構(gòu)需要具有可調(diào)節(jié)裝置，以適應(yīng)放有不同間距障礙物的競賽場地。要求小車為三輪結(jié)構(gòu)。其中一輪為轉(zhuǎn)向輪，另外兩輪為行進(jìn)輪，允許兩行進(jìn)輪中的一個輪為從動輪。具體設(shè)計、選材及加工制作均由參賽學(xué)生自主完成。圖1 無碳小車示意圖1.2 無碳小車常規(guī)競賽項目1.2.1 “S”型賽道避障行駛常規(guī)賽項“S”型賽道如圖2所示，賽道寬度為2米，沿直線方向水平鋪設(shè)。按“隔樁變距”的規(guī)則設(shè)置賽道障礙物（樁），障礙物（樁）為直徑20m

5、m、高200mm的圓棒，競賽小車在前行時能夠自動繞過賽道上設(shè)置的障礙物。沿賽道中線從距出發(fā)線1米處開始按平均間距1米擺放障礙樁，奇數(shù)樁位置不變，根據(jù)經(jīng)現(xiàn)場公開抽簽的結(jié)果，第一偶數(shù)樁位置在（200300）mm范圍內(nèi)做調(diào)整（相對于出發(fā)線，正值遠(yuǎn)離，負(fù)值移近），隨后的偶樹樁依次按照與前一個偶樹樁調(diào)整的相反方向做相同距離的調(diào)整（變化結(jié)果如圖3所示）。以小車成功繞障數(shù)量和前行的距離來評定成績。每繞過一個樁得8分（以小車整體越過賽道中線為準(zhǔn)），一次繞過多個樁或多次繞過同一個樁均算作繞過一個樁，障礙樁被推出定位圓或被推倒均不得分；小車行走的距離每延長米得2分，在中心線上測量。圖2 無碳小車在重力勢能作用下自

6、動行走（S賽道）示意圖圖3 變樁距之后的結(jié)果示意圖各隊使用競賽組委會統(tǒng)一提供的標(biāo)準(zhǔn)砝碼給參賽小車加載，并在指定的賽道上進(jìn)行比賽。小車在出發(fā)線前的位置自行決定，不得越線。每隊小車運行2次，取2次成績中的最好成績。小車?yán)@障有效的判定為：小車從賽道一側(cè)越過一個障礙后，整體越過賽道中線且障礙物未被撞倒或推出障礙物定位圓；小車連續(xù)運行，直至停止。小車有效的運行距離為：停止時小車最遠(yuǎn)端與出發(fā)線之間的垂直距離。1.2.2 “8”字型賽道避障行駛常規(guī)賽項如圖4所示，競賽場地在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺（長1525mm、寬1370mm）上，有3個障礙樁沿中線放置，障礙樁為直徑20mm、長200mm的3個圓棒， 兩端的樁至

7、中心樁的距離為35050 mm，具體數(shù)值由現(xiàn)場公開抽簽決定。小車需繞中線上的三個障礙樁按“雙8”字型軌跡循環(huán)運行，以小車成功完成“雙8”字繞行圈數(shù)的多少來評定成績。圖4 “雙8”字型賽道平面示意圖參賽時，要求小車以“雙8”字軌跡交替繞過中線上3個障礙樁，保證每個障礙樁在“8”字形的一個封閉圈內(nèi)。每完成1個“雙8”字且成功繞過3個障礙，得12分。各隊使用組委會統(tǒng)一提供的標(biāo)準(zhǔn)砝碼參賽。每隊小車運行2次，取2次成績中最好成績。一個成功的“8”字繞障軌跡為：3個封閉圈軌跡和軌跡的4次變向交替出現(xiàn)，變向指的是：軌跡的曲率中心從軌跡的一側(cè)變化到另一側(cè)。比賽中，小車需連續(xù)運行，直至停止。小車沒有繞過障礙、碰

8、倒障礙、將障礙物推出定位圓區(qū)域、砝碼脫離小車、小車停止或小車掉下球臺均視為本次比賽結(jié)束。1.2.3 無碳小車挑戰(zhàn)賽項目-“S環(huán)形”賽道挑戰(zhàn)賽“S環(huán)形”賽道如圖5所示，由直線段和圓弧段組合而成一封閉環(huán)形賽道，沿賽道中線放置12個障礙物（樁），障礙樁為直徑20mm、高200mm的圓棒。競賽小車能夠在環(huán)型賽道上以“S環(huán)形”路線依次繞過賽道上障礙樁，自動前行直至停止。賽道水平鋪設(shè)，直線段寬度為1200mm，兩側(cè)直線段賽道之間設(shè)有隔墻；沿賽道中線平均擺放5個障礙樁，奇數(shù)樁位置不變，偶數(shù)樁位置根據(jù)經(jīng)現(xiàn)場公開抽簽結(jié)果，在（200300）mm范圍內(nèi)相對于中心樁做相向調(diào)整（相對于中心樁，正值遠(yuǎn)離，負(fù)值移近）。以

9、小車前行的距離和成功繞障數(shù)量來評定成績。每繞過一個樁的8分（以小車整體越過賽道中線為準(zhǔn)），一次繞過多個樁或多次繞過同一個樁均算作繞過一個樁，障礙樁被推出定位圓或被推倒均不得分；小車行走的距離每延長米得2分，在中心線上測量。各隊使用競賽組委會統(tǒng)一提供的標(biāo)準(zhǔn)砝碼給參賽小車加載，并在指定的賽道上進(jìn)行比賽。小車在出發(fā)線前的位置自行決定，不得越線。每隊小車運行2次，取2次成績中的最好成績。圖5 “S環(huán)形”賽道示意圖1.3 三維設(shè)計及3D打印制作環(huán)節(jié)由1名參賽隊員參與競賽；經(jīng)抽簽，按照大賽統(tǒng)一規(guī)定要求，在計算機上設(shè)計3D打印圖樣，繪制出圖樣的零件圖，并用3D打印制作出來。本項內(nèi)容在規(guī)定時間內(nèi)完成得滿分，違

10、規(guī)或延時完成者減分，不能完成者不得分。(1) 三維設(shè)計每隊的第3名選手自行帶電腦，按照題目中的要求完成設(shè)計工作，生成STL格式文件，并存入發(fā)放的U盤中。評審組對三維設(shè)計方案進(jìn)行評分，滿分為10分。其中：30分鐘內(nèi)完成，得10分；每超5分鐘，扣2分；超過30分鐘未完成者，終止此環(huán)節(jié)比賽，不得分。(2) 3D打印選手按要求進(jìn)行3D打印操作，要求在30分鐘內(nèi)完成，滿分10分。30分鐘無法完成者，停止制作，只計算設(shè)計成績。制作結(jié)束時，選手需將作品及U盤提交給裁判，由裁判標(biāo)記隊號。制作階段評分標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)作品質(zhì)量和制作時間綜合評定，制作質(zhì)量不符合要求的，每發(fā)現(xiàn)一處扣1分。設(shè)備采用北京太爾時代UP!或UP

11、BOX+三維打印機。1.4 工程設(shè)計方案各參賽隊需做出針對參賽項目的工程設(shè)計方案文件，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、工藝設(shè)計方案、創(chuàng)業(yè)企劃書等共3種文件，并在參賽報到時提交，每種文件紙質(zhì)版一式一份，電子版1份，文件按競賽組委會發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫，具體要求見后續(xù)說明。（二）智能物料搬運機器人競賽項目命題說明2.1 競賽命題本項競賽題目為“智能物料搬運機器人競賽”。自主設(shè)計并制作一款能執(zhí)行物料搬運任務(wù)的智能移動機器人。該機器人能夠在規(guī)定場地內(nèi)自主行走，通過掃描閱讀二維碼領(lǐng)取任務(wù)，自主尋找、識別任務(wù)指定的物料，按任務(wù)要求的順序?qū)⑵浒徇\至指定的存放地點，并按照要求的位置和方向擺放。根據(jù)現(xiàn)場抽簽決定抓取物料的類型，

12、現(xiàn)場設(shè)計機器人末端抓取裝置（手爪），使用3D打印或激光切割設(shè)備完成制造，安裝于參賽機器人手臂末端后進(jìn)行現(xiàn)場運行比賽。本項目參賽所要求的實物和文件均由參賽學(xué)生自主完成。2.2 題目要求2.2.1 參賽機器人的功能要求應(yīng)具有場地目標(biāo)位置識別、自主路徑規(guī)劃、自主移動、二維碼讀取、物料顏色識別或形狀識別、物料抓取和搬運等功能；全部競賽過程由機器人自主運行，不允許使用遙控等人工交互手段及除機器人本體之外的任何輔助裝置。2.2.2 參賽機器人的電控及驅(qū)動要求主控電路采用嵌入式解決方案（包括嵌入式微控制器等），實現(xiàn)二維碼讀取、自主定位、物料識別、以及路徑規(guī)劃及運動控制等功能，所用傳感器和電機的種類及數(shù)量不限

13、。自行設(shè)計制作主控電路版，其上須帶有電機驅(qū)動電路及任務(wù)內(nèi)容顯示裝置，該顯示裝置能夠持續(xù)顯示二維碼任務(wù)信息直至比賽結(jié)束。機器人驅(qū)動電源供電電壓限制在12V以下（含12V），電池隨車裝載，場內(nèi)賽程中不能更換。2.2.3 參賽機器人的機械結(jié)構(gòu)要求自主設(shè)計并制造機器人的機械部分，該部分允許采用標(biāo)準(zhǔn)緊固件、標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)零件及各類商品軸承。機器人的行走方式、機械手臂的結(jié)構(gòu)形式均不限制。機器人腕部與末端抓取裝置（手爪）的連接界面結(jié)構(gòu)自行確定。除末端抓取裝置（手爪）在競賽現(xiàn)場設(shè)計制作外，其他均在校內(nèi)完成，所用材料自定。2.2.4 參賽機器人的外形尺寸要求進(jìn)入場地參賽的機器人（含末端抓取裝置（手爪）應(yīng)能夠通過一個外

14、形尺寸與一張A4紙相當(dāng)?shù)拈T框，且其鉛垂方向的整體投影沒有超出一張A4紙的面積后方可參加比賽。“A4門框”橫向或豎向放置均可。允許機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計為可折疊形式，但通過“A4門框”后應(yīng)能自行展開。2.2.5 搬運物料待搬運物料的形狀為簡單機械零件的抽象幾何體，包括圓柱體、方形體、球體及其組合體，物料的各邊長或直徑尺寸限制在3080mm范圍，重量范圍為4080g，以上形狀和參數(shù)的具體選擇將通過現(xiàn)場抽簽決定。物料的材料為塑料或鋁合金，表面粗糙度Ra3.2。物料有顏色區(qū)別：顏色為紅（RGB值為255，0，0）、綠（RGB值為0，255， 0）、藍(lán)（RGB值為0， 0，255）三種顏色。在比賽場地內(nèi)固定位置

15、設(shè)有物料提取區(qū)和物料存放區(qū)。物料提取區(qū)長寬高為50016080（mm），木質(zhì)或塑木材料，淺色亞光表面。物料存放區(qū)為長寬高為800300 0（mm）區(qū)域，由三組不同顏色的同心圓和十字線構(gòu)成，每組同心圓和十字線為同一種顏色。2.2.6 競賽場地賽場尺寸為2400mm2400mm方形平面區(qū)域，周圍設(shè)有高度為100mm的白色或其他淺色圍擋板，并以高度和寬度均為20mm的擋板將場地一分為二，機器人只能在擋板所圍區(qū)域內(nèi)活動。賽道地面為亞光人造板或合成革鋪就而成，基色為淺黃色或其它非紅、非綠、非藍(lán)色；地面施劃有間隔為300mm的黑色方格線，經(jīng)線為線寬20mm的單線，緯線線寬為15+10（間隔）+15mm的雙

16、線，可用于機器人行走的地面坐標(biāo)位置判斷。見圖6、圖7所示。競賽時，2臺機器人同時進(jìn)入上述場地并在各自區(qū)域內(nèi)定位和運行。圖6 智能物料搬運機器人建賽場地設(shè)置平面圖圖7 智能物料搬運機器人建賽場地設(shè)置三維示意圖2.2.7 任務(wù)二維碼在賽場圍擋內(nèi)側(cè)垂直安裝2個顯示屏不小于9.7寸的平板電腦，用于顯示給機器人讀取任務(wù)的二維碼。二維碼尺寸為100100（像素）。二維碼信息被設(shè)置為“1”、“2”、“3”三個數(shù)字的組合，如“123”、“321”等。其中，“1”對應(yīng)紅色，“2”對應(yīng)綠色，“3”對應(yīng)藍(lán)色。數(shù)字組合表明了物料搬運過程中不同顏色物料的搬運順序。平板電腦中存有不少于6種任務(wù)的二維碼，比賽時隨機播放。2

17、.3 競賽環(huán)節(jié)2.3.1 智能物料搬運機器人場地競賽環(huán)節(jié)經(jīng)現(xiàn)場抽簽決定待搬運物料的形狀組別（圓柱體、正方體）以及各參賽隊的賽場號位。物料的直徑或底邊長為50mm，高度為80mm, 重量約為60g。三種不同顏色的物料放置在物料提取區(qū)，物料間距為150mm。參賽隊將其參賽機器人放置在指定出發(fā)位置。按統(tǒng)一號令啟動，計時開始。機器人行至二維碼識別區(qū)，通過二維碼讀取需要搬運的三種顏色物料的順序，再移動到物料提取區(qū)按照任務(wù)要求的順序依次將物料搬運并準(zhǔn)確放置到物料存放區(qū)對應(yīng)的顏色區(qū)域內(nèi)（每次只能從物料提取區(qū)搬運一個物料到物料存放區(qū)，不允許一次搬運2個及以上數(shù)量的物料），完成任務(wù)后機器人回到出發(fā)區(qū)域。記錄完成

18、比賽所耗用的時間及物料放置的準(zhǔn)確性。機器人需在5分鐘時間內(nèi)完成比賽，用時少者得分高，物料放置位置的精確程度也影響得分。每隊有2次機會，取2次成績中的最好成績。2.3.2 機器人手爪的設(shè)計及制作環(huán)節(jié)經(jīng)抽簽確定一種搬運物料的形狀組別（圓柱體、方形體）。每支參賽隊派出1名隊員，針對抽取的物料組進(jìn)行機器人末端工具（機器人手爪）的設(shè)計，參賽隊員須自帶筆記本電腦和自裝的設(shè)計軟件。設(shè)計完畢之后在3D打印機上完成機器人手爪的制作，本項內(nèi)容在規(guī)定時間內(nèi)完成得滿分，違規(guī)或延時完成者減分，不能完成者不得分。 2.4 工程設(shè)計方案各參賽隊需做出針對參賽項目的工程設(shè)計方案文件，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、控制及電路設(shè)計方案、工藝

19、設(shè)計方案、創(chuàng)業(yè)企劃書等共4種文件，并在參賽報到時提交，每種文件紙質(zhì)版一式一份，電子版1份，文件按本競賽組委會發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫，具體要求見后續(xù)說明。（三）競賽安排 每支參賽隊由3名在校本科大學(xué)生和2名指導(dǎo)教師組成，其中1名指導(dǎo)教師為領(lǐng)隊。3.1 本校制作參賽隊按本競賽命題的要求，在各自所在的學(xué)校內(nèi)，自主設(shè)計，獨立制作出一組參賽作品。3.2 集中參賽1）攜帶在本校制作完成的作品參賽。2）報到時需提交參賽作品文件針對于“8”字、“S”型賽道避障行駛競賽以及“S環(huán)形”賽道挑戰(zhàn)賽需提交參賽作品的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、加工工藝方案及創(chuàng)業(yè)企劃書共3個文件。針對于智能物料搬運機器人競賽需提交參賽作品的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、加工工藝方案、控制及電路設(shè)計方案、創(chuàng)業(yè)企劃書共4個文件。各文件分別提交紙質(zhì)版文件一式1份、電子版文件1份，文件按競賽組委會發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫。后續(xù)會在競賽網(wǎng)站和QQ群發(fā)布。3.3 方案文件要求1）結(jié)構(gòu)設(shè)計方案文件完整性要求：作品裝配圖1幅、要求標(biāo)