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

1、 第五屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽命題一說(shuō)明無(wú)碳小車越障競(jìng)賽設(shè)計(jì)一種小車，驅(qū)動(dòng)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(shì)能轉(zhuǎn)換而得到的。該給定重力勢(shì)能由競(jìng)賽時(shí)統(tǒng)一使用質(zhì)量為lKg的標(biāo)準(zhǔn)砝碼（050X65mm,碳鋼制作）來(lái)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(wú)碳小車示意圖要求小車在行走過(guò)程中完成所有動(dòng)作所需的能量均由此給定重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換而得，不可以使用任何其他來(lái)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(jìng)賽場(chǎng)地。要求小車為三輪結(jié)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)、材料選用及加工制作均由

2、參賽學(xué)生自主完成。競(jìng)賽安排每個(gè)參賽隊(duì)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(duì)組成，參加校省及全國(guó)競(jìng)賽。本校制作參賽隊(duì)按本競(jìng)賽命題的要求，在各自所在的學(xué)校內(nèi)，自主設(shè)計(jì)，獨(dú)立制作出一臺(tái)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(shí)。集中參賽攜帶在本校制作完成的小車作品參賽。（1）報(bào)到時(shí)提交參賽作品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、工程管理方案、加工工藝方案及成本分析方案共4個(gè)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(jìng)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(duì)參賽作品賽前設(shè)計(jì)及制作過(guò)程的匯報(bào)及說(shuō)明。（3）提交PPT文件1份，內(nèi)容是闡述小車的設(shè)計(jì)、制作方案說(shuō)明及體會(huì)。方案文件要求1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(yè)）；裝配爆炸圖1幅（所用三維軟件自行選用，A3紙1頁(yè)）；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)展開圖1幅（A3紙1頁(yè)）；設(shè)計(jì)說(shuō)明書1-2頁(yè)（A4）。正確性要求：傳動(dòng)原理與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算正確，選材和工藝合理。創(chuàng)新性要求：有獨(dú)立見(jiàn)解及創(chuàng)新點(diǎn)。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(jì)方案文件按照中批量（500臺(tái)/年）的生產(chǎn)綱領(lǐng)，自選作品小車上一個(gè)較復(fù)雜的零件，完成并

4、提交工藝設(shè)計(jì)方案報(bào)告（A4,2-3頁(yè)）。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(tái)小批量和中批量（500臺(tái)/年）生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)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(yè)）。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(tái)/年）對(duì)作品小車產(chǎn)品做生產(chǎn)工程管理方案設(shè)計(jì)（A4，2-3頁(yè)）。要求目標(biāo)明確，文件完整，計(jì)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(jìng)賽項(xiàng)目經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)公開抽簽，在7001300mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)“S”型賽道障礙物間距值，在300500mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)“8”字型賽道障礙物間距值。

5、參賽小車拆裝調(diào)試各隊(duì)選派2名隊(duì)員，對(duì)本隊(duì)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(chǎng)將提供鉗工臺(tái)。如需使用機(jī)床加工，可提出申請(qǐng)，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(duì)違反規(guī)定的行為按減分法處理。本項(xiàng)競(jìng)賽內(nèi)容應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，逾時(shí)不能進(jìn)入后續(xù)比賽。3D打印設(shè)計(jì)及制作在比賽現(xiàn)場(chǎng)以公開抽簽的方式從題庫(kù)（不提前發(fā)布）中抽取一個(gè)題目，各隊(duì)的第三名隊(duì)員根據(jù)此題目獨(dú)立進(jìn)行3D設(shè)計(jì)及打印制作。本項(xiàng)內(nèi)容應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成，違規(guī)減分，逾時(shí)不能進(jìn)入后續(xù)比賽?！癝”型賽道場(chǎng)地常規(guī)賽競(jìng)賽小車在前行

6、時(shí)能夠自動(dòng)繞過(guò)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(lái)評(píng)定成績(jī)。參加“S”型賽道競(jìng)賽的參賽隊(duì)，用在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整裝配后的小車，加載由競(jìng)賽組委會(huì)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(gè)障礙及障礙與障礙之間的間距均相同，具體數(shù)值由4.競(jìng)賽項(xiàng)目開始時(shí)的抽簽產(chǎn)生。小車出發(fā)位置自定，但不得超過(guò)出發(fā)端線和賽道邊界線。每隊(duì)小車運(yùn)行2次，取2次成績(jī)中的最好成績(jī)。圖2無(wú)碳小車在重力勢(shì)能作用下自動(dòng)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(guò)一個(gè)障礙后，整體越過(guò)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(yùn)行，直至小車停止。小車有效的運(yùn)行距離為：停止時(shí)小車最遠(yuǎn)端與出發(fā)線之間的垂直距離?！?”字型賽道場(chǎng)地常規(guī)賽小車在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺(tái)（長(zhǎng)1525mm、寬1370mm）上，繞兩個(gè)障礙物按8”字型軌跡運(yùn)行。障礙物為直徑20mm、長(zhǎng)200mm的2個(gè)圓棒，相距一定距離放置在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺(tái)的中線上，該距離由4.競(jìng)賽項(xiàng)目開始時(shí)的抽簽產(chǎn)生，以小車完成8字繞行圈數(shù)的多少來(lái)評(píng)定成績(jī)，見(jiàn)圖3。圖3“8”字型賽道競(jìng)賽所用乒乓球臺(tái)及障礙設(shè)置圖參加8”字型賽道競(jìng)賽的參賽隊(duì)，使用在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整裝配后的小車及組委會(huì)統(tǒng)一提供的標(biāo)準(zhǔn)砝碼參賽。出發(fā)點(diǎn)自定，每隊(duì)小車運(yùn)行2次，取2次成績(jī)中最好成績(jī)。一個(gè)成功的8”字繞障軌跡為：

8、兩個(gè)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(yùn)行，直至停止。小車沒(méi)有繞過(guò)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(tái)均視為本次比賽結(jié)束。場(chǎng)地挑戰(zhàn)賽本項(xiàng)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(xiàng)進(jìn)行?！癝”型賽道，要求完成連續(xù)10個(gè)障礙物成功繞行，“8”字型賽道，要求完成連續(xù)10個(gè)完整8”字繞行。每個(gè)參賽隊(duì)可以報(bào)名參加一項(xiàng)挑戰(zhàn)賽，挑戰(zhàn)賽需提前報(bào)名，并提交挑戰(zhàn)的最小障礙物間距和按報(bào)名最小障礙物間距成功運(yùn)行的視頻記錄資料。根據(jù)報(bào)名成績(jī)排序，按“S”賽項(xiàng)和“8”賽項(xiàng)分別選出10個(gè)隊(duì)

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(gè)障礙或10個(gè)完整“8”字繞行的參賽隊(duì)，按障礙物最小間距的數(shù)值，計(jì)算成績(jī)，數(shù)值相同時(shí)，按完成時(shí)間的長(zhǎng)短，計(jì)算成績(jī)。間距越小，時(shí)間越短，成績(jī)?cè)礁摺，F(xiàn)場(chǎng)問(wèn)辯根據(jù)參賽隊(duì)數(shù)量，經(jīng)各隊(duì)自愿申請(qǐng)或通過(guò)抽簽產(chǎn)生參加答辯環(huán)節(jié)的參賽隊(duì)。答辯問(wèn)題涉及本隊(duì)參賽作品的設(shè)計(jì)、制造工藝、成本及管理等相關(guān)知識(shí)。參與答辯的參賽隊(duì)按答辯得分由高到低排序，得分高于答辯平均分的隊(duì)將獲得總分加分，得分低于答辯平均分的隊(duì)將得到總分減分。獎(jiǎng)項(xiàng)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(jiǎng)，一等獎(jiǎng)30%,二等獎(jiǎng)30%，其余為三等獎(jiǎng)、優(yōu)秀獎(jiǎng)和無(wú)獎(jiǎng)

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(jiǎng)，其余挑戰(zhàn)成功的隊(duì)獲頒挑戰(zhàn)賽成功獎(jiǎng)。全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽秘書處第五屆全國(guó)大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽命題二說(shuō)明命題題目：重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的自控行走小車越障競(jìng)賽自主設(shè)計(jì)一種符合本命題要求的小車，經(jīng)賽場(chǎng)內(nèi)外分步制作完成，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性運(yùn)行考核。本題目是在往屆工訓(xùn)競(jìng)賽無(wú)碳小車命題基礎(chǔ)上的修改，保留了重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)行進(jìn)的特點(diǎn)，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(dòng)控制（如果有）之外，全部由給定重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換而來(lái)。小車出

11、發(fā)初始勢(shì)能為400mm高度X1Kg砝碼質(zhì)量，競(jìng)賽時(shí)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(gè)輪為從動(dòng)輪。如圖1。轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)控制圖1小車示意圖小車應(yīng)具有賽道障礙識(shí)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(dòng)控制電路的設(shè)計(jì)及制作、檢測(cè)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(hào)堿性電池，電池自備，比賽時(shí)須安裝到車上并隨車行走。允許競(jìng)賽小車具有制動(dòng)功能，制動(dòng)裝置的控制和驅(qū)動(dòng)方式自行確定。若采用機(jī)械能動(dòng)力，其能量只能由給定400mm高度X1Kg重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換而來(lái)，如果采用電能動(dòng)力，則只能與轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)控制使用同一組電源。賽道：備選方案一：賽道總長(zhǎng)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(gè)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(gè)障礙墻從賽道一側(cè)邊緣延伸至超過(guò)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(zhǎng)度為250mm。備選方案二：賽道寬度1米，形成長(zhǎng)15米寬約2米（不計(jì)賽道邊緣道牙厚度）的環(huán)形賽道，其中兩直線段長(zhǎng)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(zhǎng)度約29.14米,見(jiàn)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(gè)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(gè)障礙墻從賽道一側(cè)邊緣延伸至超過(guò)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(zhǎng)度為250mm。13n中心踐總長(zhǎng)度29.14m圖2賽道示意圖場(chǎng)地賽道布置圖在開賽前統(tǒng)一公布，賽車需自行識(shí)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(shí)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(jìng)賽時(shí)選手從出發(fā)線發(fā)車，小車通過(guò)車上安裝的探測(cè)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(shí)現(xiàn)小車轉(zhuǎn)向控制和制動(dòng)（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(shí)多少來(lái)綜合計(jì)算比賽成績(jī)。要求：1.每臺(tái)參賽小車需提交相關(guān)設(shè)計(jì)、