第五屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽

1、第五屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽（合肥賽）命題說明及實施方案1.競賽命題本屆競賽命題為“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。本題目是在往屆工程訓(xùn)練綜合能力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。2.命題要求小車：三輪結(jié)構(gòu)，其中一輪為轉(zhuǎn)向輪，另外二輪為行進(jìn)輪，(要求2個行進(jìn)輪用1.5mm厚度的鋼板或可用激光切割加工且不超過8mm厚度的非金屬板制作，要求行進(jìn)輪輪轂與輪外緣之間至少有40mm的環(huán)形范圍，這個范圍將用于進(jìn)行統(tǒng)一要求的設(shè)計和激

2、光切割)，允許二行進(jìn)輪中的一個輪為從動輪。小車應(yīng)具有賽道障礙識別、軌跡判斷及自動轉(zhuǎn)向功能和制動功能，這些功能可由機(jī)械或電控裝置自動實現(xiàn)，不允許使用人工交互遙控。如圖1。小車行進(jìn)所需能量：只能來自給定的重力勢能，小車出發(fā)初始勢能為400mm高度×1Kg砝碼質(zhì)量，競賽時使用的同一規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)砝碼（鋼制50×65mm）。若使用機(jī)械控制轉(zhuǎn)向或剎車，其能量也需來自上述給定的重力勢能。電控裝置：主控電路必須采用帶單片機(jī)的電路，電路的設(shè)計及制作、檢測元器件、電機(jī)（允許用舵機(jī)）及驅(qū)動電路自行選定。電控裝置所用電源為5號堿性電池，電池自備，比賽時須安裝到車上并隨車行走。小車上安裝的電控裝置必須確

3、保不能增加小車的行進(jìn)能量。（小車驅(qū)動系）轉(zhuǎn)向驅(qū)動控制模塊圖1小車示意圖賽道：賽道寬度1.2米，形成長約15.4米寬約2.4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13.0米，兩端外緣為曲率半徑為1.2米的半圓形，中心線總長度約30米，見圖2。圖2賽道示意圖賽道邊緣設(shè)有高度為80mm的道牙擋板。賽道上間隔不等（隨機(jī)）交錯設(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段坡道，坡道由上坡道、坡頂平道和下坡道組成，上坡道的坡度3°±1°，下坡道的坡度1.5

4、76;±0.5°；坡頂高度40±2mm，坡頂長度為250±2mm。坡道位置將事先公布，出發(fā)線在平賽道上，距離坡道起始位置大于1米，具體位置抽簽決定，。3.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。3.1 本校制作參賽隊按本競賽命題要求，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。3.2 集中參賽1) 攜帶在本校制作完成的小車作品參賽。2) 報到時提交參賽作品的設(shè)計制作說明書，說明書分為上、中、下三冊，上冊內(nèi)容包括：機(jī)械設(shè)計方案和零件加工工藝方案；中冊包括：電路設(shè)計方案；下冊包括：創(chuàng)業(yè)企劃書（每冊分

5、別提交紙質(zhì)版文件一式2份、電子版文件1份）。文件按競賽秘書處發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫。3) 提交1份3分鐘的視頻，(格式要求： MPEG文件，DVD-PAL 4:3，24位，720 x576，25 fps，音頻數(shù)據(jù)速率 448 kbps杜比數(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。4) 提交PPT文件 1份，內(nèi)容是闡述小車的設(shè)計、制作方案、創(chuàng)業(yè)企劃及體會。3.3 方案文件要求1）結(jié)構(gòu)設(shè)計方案完整性要求：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

6、（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)計方案按照中批量（5000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，完成并提交工藝設(shè)計方案報告（A4，23頁）。要求采用統(tǒng)一的方案文件格式（網(wǎng)上下載）。3）電路設(shè)計方案完整性要求：程序流程圖1幅（A4紙1頁）；電路圖1幅，要求標(biāo)注所有電子元器件（A4紙1頁）；PCB板圖1幅（A4紙1頁）；電路設(shè)計說明書1-2頁（A4）。正確性要求：控制原理與電路設(shè)計正確，器件選則合理。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

7、整，標(biāo)注規(guī)范；文字描述準(zhǔn)確、清晰。4）創(chuàng)業(yè)企劃書按照中批量（5000臺/年）對作品小車產(chǎn)品做創(chuàng)業(yè)企劃書（A4，34頁），內(nèi)容包括工藝成本核算、生產(chǎn)成本分析以及綜合成本分析，還包括市場預(yù)測分析、人力資源和工程管理可行性綜合分析等。要求創(chuàng)業(yè)企劃設(shè)計目標(biāo)明確，文件完整，測算合理，表達(dá)清楚。采用統(tǒng)一的方案文件格式（網(wǎng)上下載）。4.競賽項目4.1 第一輪小車避障行駛競賽 在賽道上按照相鄰障礙墻之間最小間距為1米的規(guī)則，抽簽確定障礙墻的擺放位置，擺放后劃線以確定各障礙的具體位置；由抽簽決定出發(fā)線的位置。參賽隊攜帶在本校制作完成的小車，在集中比賽現(xiàn)場，加載由競賽組委會統(tǒng)一提供的勢能重塊，在指定的賽道上進(jìn)行避

8、障行使競賽，小車出發(fā)時不準(zhǔn)超過出發(fā)線，小車位置及角度自定，至小車自行停止為止。每隊有2次機(jī)會，計算時取2次成績中的最好成績。評分標(biāo)準(zhǔn)：小車有效的運行距離為：從出發(fā)線開始沿前進(jìn)方向所走過的中心線長度，至停止線（停止線是過小車停止點且垂直于中心線的直線）為止，每米得2分，測量讀數(shù)精確到毫米；每成功避過1個障礙得8分，以車體投影全部越過障礙為判據(jù)。多次避過同1個障礙只算1個；障礙被撞倒或推開均不得分。4.2主控電路板焊接及調(diào)試第一輪競賽結(jié)束后，上交主控電路板。由1名參賽隊員參與競賽；在事先準(zhǔn)備好的（主控電路）PCB板上焊接所有的元器件，并完成調(diào)試。本項內(nèi)容在規(guī)定時間內(nèi)完成得滿分，違規(guī)減分。4.3小車

9、行進(jìn)輪的設(shè)計及激光切割由1名參賽隊員參與競賽；根據(jù)各隊2個行進(jìn)輪的具體尺寸，按照大賽規(guī)定的輪轂圖樣要求，在計算機(jī)上設(shè)計出行進(jìn)輪的激光切割圖樣，繪制出行進(jìn)輪的零件圖，零件圖上需標(biāo)示出配合尺寸公差，并在激光切割機(jī)上，用1.5mm厚金屬板或者非金屬板加工出2個行進(jìn)輪。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。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。4.4參賽小車機(jī)械拆卸由1名參賽隊員參與競賽；對本隊參賽小車上的所有零件進(jìn)行拆卸，裁判人員根據(jù)爆炸圖進(jìn)行檢查，完成后，上交2個行進(jìn)輪。拆裝工具自帶，對違反規(guī)定的行為按減分法處理。本項內(nèi)容在規(guī)定時間內(nèi)完成得滿

10、分，違規(guī)或延時完成者減分，不能完成者不得分。4.5小車機(jī)電聯(lián)合調(diào)試各隊3名隊員一起，將2個新加工的行進(jìn)輪和主控電路板安裝到小車上，并完成調(diào)試。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，如果新制作的行進(jìn)輪有問題，可申請使用原來的行進(jìn)輪，每個扣3分，同時后續(xù)行駛競賽得分扣除20%；如果主控電路板有問題，可申請使用原來的主控電路板，扣5分，同時后續(xù)行駛競賽得分扣除20%；聯(lián)調(diào)無法完成者不能進(jìn)入后續(xù)比賽。4.6第二輪小車避障行駛競賽用機(jī)電聯(lián)合調(diào)試完成的小車，再次進(jìn)行避障行駛競賽，規(guī)則同4.1。4.7 現(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。4.8 方案評審由