第五屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽命題及規(guī)則

1、 第五屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽命題一說明無碳小車越障競賽設(shè)計一種小車，驅(qū)動其行走及轉(zhuǎn)向的能量是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，由給定重力勢能轉(zhuǎn)換而得到的。該給定重力勢能由競賽時統(tǒng)一使用質(zhì)量為lKg的標(biāo)準(zhǔn)砝碼（050X65mm,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為小車示意圖。圖1無碳小車示意圖要求小車在行走過程中完成所有動作所需的能量均由此給定重力勢能轉(zhuǎn)換而得，不可以使用任何其他來源的能量。要求小車具有轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)，且此轉(zhuǎn)向控制機(jī)構(gòu)具有可調(diào)節(jié)功能，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)。具體設(shè)計、材料選用及加工制作均由

2、參賽學(xué)生自主完成。競賽安排每個參賽隊由3名在校本科大學(xué)生和1名指導(dǎo)教師及1名領(lǐng)隊組成，參加校省及全國競賽。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，獨立制作出一臺參賽小車。允許為參賽小車命名，并在參賽小車上制作標(biāo)識。集中參賽攜帶在本校制作完成的小車作品參賽。（1）報到時提交參賽作品的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、工程管理方案、加工工藝方案及成本分析方案共4個文件（分別提交紙質(zhì)版文件一式2份、電子版文件1份），文件按本競賽秘書處發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫。（2）提交1份3分鐘的視頻，（格式要求：MPEG文件，DVD-PAL4:3,24位，720 x576,25fps,音頻數(shù)據(jù)速率448kbps杜比

3、數(shù)碼音頻48KHz），視頻的內(nèi)容是關(guān)于本隊參賽作品賽前設(shè)計及制作過程的匯報及說明。（3）提交PPT文件1份，內(nèi)容是闡述小車的設(shè)計、制作方案說明及體會。方案文件要求1）結(jié)構(gòu)設(shè)計方案文件完整性要求：小車裝配圖1幅、要求標(biāo)注所有小車零件（A3紙1頁）；裝配爆炸圖1幅（所用三維軟件自行選用，A3紙1頁）；傳動機(jī)構(gòu)展開圖1幅（A3紙1頁）；設(shè)計說明書1-2頁（A4）。正確性要求：傳動原理與機(jī)構(gòu)設(shè)計計算正確，選材和工藝合理。創(chuàng)新性要求：有獨立見解及創(chuàng)新點。規(guī)范性要求：圖紙表達(dá)完整，標(biāo)注規(guī)范；文字描述準(zhǔn)確、清晰。2）工藝設(shè)計方案文件按照中批量（500臺/年）的生產(chǎn)綱領(lǐng)，自選作品小車上一個較復(fù)雜的零件，完成并

4、提交工藝設(shè)計方案報告（A4,2-3頁）。要求采用統(tǒng)一的方案文件格式（網(wǎng)上下載）。3）成本分析方案文件分別按照單臺小批量和中批量（500臺/年）生產(chǎn)綱領(lǐng)對作品小車產(chǎn)品做成本分析。內(nèi)容應(yīng)包含材料成本、加工制造成本兩方面（A4，2-3頁）。要求采用統(tǒng)一的方案文件格式（網(wǎng)上下載）。4）工程管理方案文件按照中批量（500臺/年）對作品小車產(chǎn)品做生產(chǎn)工程管理方案設(shè)計（A4，2-3頁）。要求目標(biāo)明確，文件完整，計劃合理，表達(dá)清楚。采用統(tǒng)一的方案文件格式（網(wǎng)上下載）。競賽項目經(jīng)現(xiàn)場公開抽簽，在7001300mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個“S”型賽道障礙物間距值，在300500mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個“8”字型賽道障礙物間距值。

5、參賽小車拆裝調(diào)試各隊選派2名隊員，對本隊參賽小車上的所有零件進(jìn)行拆卸，然后，根據(jù)公開抽簽產(chǎn)生的障礙物間距調(diào)整并裝配小車。裁判人員根據(jù)爆炸圖進(jìn)行檢查。拆裝工具自帶，現(xiàn)場將提供鉗工臺。如需使用機(jī)床加工，可提出申請，經(jīng)裁判批準(zhǔn)，可到車間進(jìn)行普車、普銑、鉆孔等常規(guī)加工作業(yè)，所需刀具和量具自備。對違反規(guī)定的行為按減分法處理。本項競賽內(nèi)容應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)完成，逾時不能進(jìn)入后續(xù)比賽。3D打印設(shè)計及制作在比賽現(xiàn)場以公開抽簽的方式從題庫（不提前發(fā)布）中抽取一個題目，各隊的第三名隊員根據(jù)此題目獨立進(jìn)行3D設(shè)計及打印制作。本項內(nèi)容應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)完成，違規(guī)減分，逾時不能進(jìn)入后續(xù)比賽?！癝”型賽道場地常規(guī)賽競賽小車在前行

6、時能夠自動繞過賽道上設(shè)置的障礙物，如圖2。障礙物為直徑20mm、高200mm的圓棒，沿賽道中線等距離擺放。以小車前行的距離和成功繞障數(shù)量來評定成績。參加“S”型賽道競賽的參賽隊，用在現(xiàn)場調(diào)整裝配后的小車，加載由競賽組委會統(tǒng)一提供的標(biāo)準(zhǔn)砝碼，在指定的賽道上進(jìn)行比賽。賽道寬度為2米，出發(fā)端線距第一個障礙及障礙與障礙之間的間距均相同，具體數(shù)值由4.競賽項目開始時的抽簽產(chǎn)生。小車出發(fā)位置自定，但不得超過出發(fā)端線和賽道邊界線。每隊小車運行2次，取2次成績中的最好成績。圖2無碳小車在重力勢能作用下自動行走示意圖小車有效的繞障方法為：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不被撞倒或推出障礙物

7、定位圓；連續(xù)運行，直至小車停止。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?！?”字型賽道場地常規(guī)賽小車在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺（長1525mm、寬1370mm）上，繞兩個障礙物按8”字型軌跡運行。障礙物為直徑20mm、長200mm的2個圓棒，相距一定距離放置在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺的中線上，該距離由4.競賽項目開始時的抽簽產(chǎn)生，以小車完成8字繞行圈數(shù)的多少來評定成績，見圖3。圖3“8”字型賽道競賽所用乒乓球臺及障礙設(shè)置圖參加8”字型賽道競賽的參賽隊，使用在現(xiàn)場調(diào)整裝配后的小車及組委會統(tǒng)一提供的標(biāo)準(zhǔn)砝碼參賽。出發(fā)點自定，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：

8、兩個封閉圖形軌跡和軌跡的兩次變向交替出現(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。場地挑戰(zhàn)賽本項比賽為最小障礙物間距挑戰(zhàn)賽，分為“S”型賽道和“8”字型賽道兩項進(jìn)行?！癝”型賽道，要求完成連續(xù)10個障礙物成功繞行，“8”字型賽道，要求完成連續(xù)10個完整8”字繞行。每個參賽隊可以報名參加一項挑戰(zhàn)賽，挑戰(zhàn)賽需提前報名，并提交挑戰(zhàn)的最小障礙物間距和按報名最小障礙物間距成功運行的視頻記錄資料。根據(jù)報名成績排序，按“S”賽項和“8”賽項分別選出10個隊

9、進(jìn)入挑戰(zhàn)賽。挑戰(zhàn)賽可以使用與常規(guī)賽不同的小車，但所用小車應(yīng)符合本命題要求。完成10個障礙或10個完整“8”字繞行的參賽隊，按障礙物最小間距的數(shù)值，計算成績，數(shù)值相同時，按完成時間的長短，計算成績。間距越小，時間越短，成績越高?，F(xiàn)場問辯根據(jù)參賽隊數(shù)量，經(jīng)各隊自愿申請或通過抽簽產(chǎn)生參加答辯環(huán)節(jié)的參賽隊。答辯問題涉及本隊參賽作品的設(shè)計、制造工藝、成本及管理等相關(guān)知識。參與答辯的參賽隊按答辯得分由高到低排序，得分高于答辯平均分的隊將獲得總分加分，得分低于答辯平均分的隊將得到總分減分。獎項分配常規(guī)賽“S”型賽道組和“8”字型賽道組各設(shè)一、二、三等獎，一等獎30%,二等獎30%，其余為三等獎、優(yōu)秀獎和無獎

10、。挑戰(zhàn)賽“S”型賽道組和“8”字型賽道組各設(shè)第一、第二、第三名獎，其余挑戰(zhàn)成功的隊獲頒挑戰(zhàn)賽成功獎。全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽秘書處第五屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽命題二說明命題題目：重力勢能驅(qū)動的自控行走小車越障競賽自主設(shè)計一種符合本命題要求的小車，經(jīng)賽場內(nèi)外分步制作完成，并進(jìn)行現(xiàn)場競爭性運行考核。本題目是在往屆工訓(xùn)競賽無碳小車命題基礎(chǔ)上的修改，保留了重力勢能驅(qū)動行進(jìn)的特點，增加了自主尋跡避障轉(zhuǎn)向控制功能，為此賽道也有所變化。任務(wù)描述：小車：三輪結(jié)構(gòu)，其中一輪為轉(zhuǎn)向輪，另外二輪為行進(jìn)輪，其行進(jìn)所需能量，除轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向控制和小車制動控制（如果有）之外，全部由給定重力勢能轉(zhuǎn)換而來。小車出

11、發(fā)初始勢能為400mm高度X1Kg砝碼質(zhì)量，競賽時使用的同一規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)砝碼（鋼制050X65mm）。允許二行進(jìn)輪中的一個輪為從動輪。如圖1。轉(zhuǎn)向驅(qū)動控制圖1小車示意圖小車應(yīng)具有賽道障礙識別和軌跡判斷功能。規(guī)定控制電路必須采用帶單片機(jī)的電路，具體的驅(qū)動控制電路的設(shè)計及制作、檢測元器件和電機(jī)（允許用舵機(jī)）自行選定和完成。規(guī)定所用電源為5號堿性電池，電池自備，比賽時須安裝到車上并隨車行走。允許競賽小車具有制動功能，制動裝置的控制和驅(qū)動方式自行確定。若采用機(jī)械能動力，其能量只能由給定400mm高度X1Kg重力勢能轉(zhuǎn)換而來，如果采用電能動力，則只能與轉(zhuǎn)向驅(qū)動控制使用同一組電源。賽道：備選方案一：賽道總長度

12、30米，直線賽道，道面寬度1.2米，賽道邊緣設(shè)有高度為80mm的道牙擋板；賽道上間隔不等（隨機(jī)）設(shè)置多個障礙墻，障礙墻高度約80mm,相鄰障礙墻之間最小間距為1米，每個障礙墻從賽道一側(cè)邊緣延伸至超過中線100150mm。賽道上設(shè)置有1-2段坡道，每段坡道由上坡道、坡頂平道和下坡道組成，上坡道的坡度不大于4度（31），下坡道的坡度不大于1.5度（1.50.5）；坡頂高度不大于60mm，長度為250mm。備選方案二：賽道寬度1米，形成長15米寬約2米（不計賽道邊緣道牙厚度）的環(huán)形賽道，其中兩直線段長度為13米，兩端外緣為曲率半徑為1米的半圓形，中心線總長度約29.14米,見圖2。賽道邊緣設(shè)有高度為

13、80mm的道牙擋板。賽道上間隔不等（隨機(jī)）設(shè)置多個障礙墻，障礙墻高度約80mm，相鄰障礙墻之間最小間距為1米,每個障礙墻從賽道一側(cè)邊緣延伸至超過中線100150mm。在直賽道段設(shè)置有1-2段坡道，每段坡道由上坡道、坡頂平道和下坡道組成，上坡道的坡度不大于4度（31），下坡道的坡度不大于1.5度（1.50.5）；坡頂高度不大于60mm，長度為250mm。13n中心踐總長度29.14m圖2賽道示意圖場地賽道布置圖在開賽前統(tǒng)一公布，賽車需自行識別障礙墻并避讓前行，不能接觸和碰撞障礙墻。給選手一定時間根據(jù)賽道布置圖進(jìn)行小車機(jī)械拆裝調(diào)試和控制系統(tǒng)調(diào)試。競賽時選手從出發(fā)線發(fā)車，小車通過車上安裝的探測傳感器進(jìn)行道路路徑判別，經(jīng)隨車單片機(jī)系統(tǒng)控制實現(xiàn)小車轉(zhuǎn)向控制和制動（如果有）控制。以小車行走的直線距離和成功避讓的障礙墻數(shù)量以及用時多少來綜合計算比賽成績。要求：1.每臺參賽小車需提交相關(guān)設(shè)計、