未來(lái)工程師規(guī)則

1、2017崇明區(qū)中小學(xué)生未來(lái)工程師大賽規(guī)則一、承重結(jié)構(gòu)一根桿很容易折斷，而將若干根桿按照一定的原理進(jìn)行構(gòu)建，其承受力將會(huì)成倍增加而力大無(wú)比。結(jié)構(gòu)永遠(yuǎn)是工程設(shè)計(jì)的一個(gè)主題，形形色色的橋梁結(jié)構(gòu)就是工程師們智慧的結(jié)晶。未來(lái)的建設(shè)需要不斷創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)，這就需要未來(lái)工程師從小做起，在動(dòng)手做中學(xué)習(xí)原理，在動(dòng)手做中探索未知，在動(dòng)手做中嘗試創(chuàng)造。知識(shí)與能力：結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作技巧。1 項(xiàng)目簡(jiǎn)述：用規(guī)定的材料（ABS塑料桿）構(gòu)建一架橫梁結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)必須能夠架設(shè)在兩個(gè)相距一定距離的橋墩上，并進(jìn)行承重測(cè)試。2 參賽組隊(duì)：分小學(xué)、初中和高中組，每隊(duì)由2名學(xué)生組成。比賽分“橫梁承重測(cè)試”和“現(xiàn)場(chǎng)制作”二個(gè)部分。3 橋

2、梁承重測(cè)試：1） 橫梁結(jié)構(gòu)：如圖1所示，橫梁的全部必須在橋墩平面之上，最高點(diǎn)不得超過(guò)（與橋墩平面的距離）20cm，寬度在3 cm6 cm之間。在橋梁結(jié)構(gòu)的中心上方必須有一個(gè)承壓平臺(tái)，平臺(tái)上必須標(biāo)出三個(gè)承壓點(diǎn)，分別位于：1）橋梁中心；2）中心偏右3cm；3）中心偏左4cm，三個(gè)承壓點(diǎn)在相同水平面上，且不得低于5cm（距橋墩平面）。完成后的橫梁結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度小學(xué)組必須大于30cm，中學(xué)組必須大于42 cm。結(jié)構(gòu)重量不得超過(guò)規(guī)定值，既小學(xué)組為40克，初中和高中組為70克。2） 事先做好，一次測(cè)試完成。3） 壓力儀：如圖2所示，壓力儀產(chǎn)生一個(gè)由上往下的壓力，壓力儀與橫梁結(jié)構(gòu)接觸的是一個(gè)4 cm×

3、4 cm的平板（呈水平狀態(tài)），測(cè)試時(shí)平板中心與承壓點(diǎn)對(duì)齊。4） 承壓點(diǎn)的確定：測(cè)試開始時(shí)由抽簽決定承壓點(diǎn)，所有參賽隊(duì)都在同一個(gè)承壓點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。5） 承重測(cè)試：測(cè)試時(shí)由參賽隊(duì)將結(jié)構(gòu)放置在橋墩上，不能用任何物品（如膠帶等）對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定。然后有學(xué)生自己施壓測(cè)試。加載時(shí)間不得超過(guò)3分鐘。6） 承重成績(jī)計(jì)算A：得分結(jié)構(gòu)承受的有效重量（Kg）÷結(jié)構(gòu)的重量(g)。比值越大越好。4 現(xiàn)場(chǎng)制作規(guī)則：1） 由賽場(chǎng)統(tǒng)一提供塑料型材，不得用自帶的材料。粘合劑自帶。2） 制作一個(gè)單片橫梁結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)要和承重的結(jié)構(gòu)基本一致，但最大厚度不得大于8mm。賽場(chǎng)提供塑料型材：小學(xué)組20克（4“L”+4“T”），中學(xué)組

4、30克（6“L”+6“T”）。要有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。制作時(shí)間1小時(shí)。3） 制作結(jié)束后，貼上標(biāo)簽，寫上參賽編號(hào)和學(xué)校名，裁判驗(yàn)收后存放在制定地點(diǎn)。制作時(shí)請(qǐng)務(wù)必帶上防護(hù)眼鏡。4） 制作完成2小時(shí)后進(jìn)行承重測(cè)試。測(cè)試放在一個(gè)測(cè)試裝置內(nèi)進(jìn)行，承重點(diǎn)經(jīng)抽簽后決定。5） 測(cè)試裝置和測(cè)試：如圖3所示，將單片結(jié)構(gòu)夾在其中保持結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生扭曲，在承重點(diǎn)施加壓力。施壓時(shí)勻速緩慢加壓，突然增加加壓力度視為違規(guī)操作，將取消測(cè)試成績(jī)。6） 承重成績(jī)計(jì)算B：得分結(jié)構(gòu)承受的有效重量（Kg）÷結(jié)構(gòu)的重量(g)。比值越大越好。5 總成績(jī)計(jì)算：1） 最高的承重成績(jī)A為100分，得到A%，其余成績(jī)以此進(jìn)行百分化。最高的承重成績(jī)B

5、為100分，得到B%，其余成績(jī)以此進(jìn)行百分化。2） 總成績(jī)?yōu)锳%+B%。圖1.橋梁結(jié)構(gòu)要求圖2.壓力儀圖3.單片結(jié)構(gòu)測(cè)試架二、推車機(jī)器人（適用于小學(xué)生）1項(xiàng)目簡(jiǎn)述：設(shè)計(jì)和制作一個(gè)模仿人推車行走（兩腳交替運(yùn)動(dòng)）的機(jī)器人，必須有一個(gè)可以至少容納一只乒乓球的車斗。在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)送的乒乓球越多越好。2參賽對(duì)象：適合小學(xué)生。個(gè)人項(xiàng)目。3現(xiàn)場(chǎng)制作：1）必須使用賽場(chǎng)提供的材料，提供的材料為“創(chuàng)意模型”一套，A4卡紙1張。裁判有權(quán)沒(méi)收一切自帶的材料。電動(dòng)機(jī)不得更換或改裝。2）電源規(guī)定為2節(jié)AA（5#，電壓1.5V）電池。比賽電池由賽場(chǎng)提供。3）工具自備，粘結(jié)材料自備。賽場(chǎng)不提供220交流電源。4）制作時(shí)間為

6、2小時(shí)。時(shí)間到，機(jī)器人將由裁判封存，直到比賽時(shí)方可取回。5）制作時(shí)間內(nèi)只能在自己的工作臺(tái)上試驗(yàn)，不能到比賽場(chǎng)地上試驗(yàn)。4測(cè)試場(chǎng)地：見(jiàn)右圖。5測(cè)試比賽：1）推車機(jī)器人在出發(fā)區(qū)內(nèi)放置乒乓球，一次放置數(shù)量不限（總共10個(gè)），然后出發(fā)走向終點(diǎn)。2）當(dāng)機(jī)器人的全部越過(guò)終點(diǎn)線后，才可以卸掉乒乓球。然后將機(jī)器人搬回出發(fā)區(qū)重新繼續(xù)運(yùn)送乒乓球。3）跑道寬度為1米，如果機(jī)器人走出跑道，則必須搬回出發(fā)區(qū)重新行走。4）比賽時(shí)間為2分鐘。允許比賽二輪，須連續(xù)進(jìn)行。5評(píng)分： 1）搬運(yùn)結(jié)束后終點(diǎn)區(qū)盒內(nèi)的乒乓球數(shù)，越多越好。 2）如乒乓球數(shù)相同，再計(jì)完成的時(shí)間，越短越好。 3）以成績(jī)最好一輪為最終得分。三、步行爬階梯機(jī)器人（

7、適用于中小學(xué)生）1項(xiàng)目簡(jiǎn)述：設(shè)計(jì)和制作一個(gè)“步行機(jī)器人”，它能夠沿著階梯爬上一個(gè)斜坡，機(jī)器人必須是用 “雙腳”交替行走，不能使用輪子或類似輪子的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。2參賽對(duì)象：中小學(xué)生。個(gè)人項(xiàng)目。3現(xiàn)場(chǎng)制作：1）必須使用賽場(chǎng)提供的“創(chuàng)意模型”套材，參賽者可以自帶附加材料，但必須是未經(jīng)加工的。如有明顯的加工痕跡，裁判有權(quán)沒(méi)收這些材料。2）電源規(guī)定為2節(jié)AA（5#，電壓1.2-1.5V）電池。比賽電池由賽場(chǎng)提供。3）工具、粘合劑自備，賽場(chǎng)不提供交流電源。4）制作時(shí)間為2小時(shí)。時(shí)間到，機(jī)器人將由裁判封存，直到比賽時(shí)方可取回。5）制作時(shí)間內(nèi)允許在場(chǎng)地上試驗(yàn)，但必須聽從裁判的安排。4測(cè)試場(chǎng)地：測(cè)試是在一個(gè)階高

8、1.5cm、臺(tái)階平面長(zhǎng)10cm、寬15cm，共有16個(gè)臺(tái)階的跑道上進(jìn)行。階梯的兩邊有擋板。5測(cè)試比賽：1）測(cè)試時(shí)間為100秒。2）測(cè)試時(shí)，機(jī)器人一旦釋放，就不能再去觸碰它，一旦觸碰，本輪測(cè)試成績(jī)?yōu)榱恪?）允許測(cè)試2次，以成績(jī)最好一次計(jì)算得分。6評(píng)分：1）機(jī)器人走完全程，則得分為速度分。以秒為單位，小數(shù)后2位有效。2）在規(guī)定時(shí)間里不能走完全程者，得分為：速度分+距離扣分。距離扣分的計(jì)算：以離終點(diǎn)距離每一格加10秒。四、爬電纜機(jī)器人（適用于中、小學(xué)生）1項(xiàng)目簡(jiǎn)述：設(shè)計(jì)和制作一個(gè)“爬電纜機(jī)器人”，它能夠沿著懸掛在空中的兩根平行電纜進(jìn)行攀爬，機(jī)器人必須用“手“或“腳”模仿人或動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行攀爬。不

9、能用輪或類似輪的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。2參賽對(duì)象：小學(xué)生和中學(xué)生。個(gè)人項(xiàng)目。3現(xiàn)場(chǎng)制作：1）必須使用賽場(chǎng)提供的“創(chuàng)意模型”套材，參賽者可以自帶附加材料，但必須是未經(jīng)加工的。如有明顯的加工痕跡，裁判有權(quán)沒(méi)收這些材料。2）電源規(guī)定為2節(jié)AA（5#，電壓1.2-1.5V）電池。比賽電池由賽場(chǎng)提供。3）工具以及粘結(jié)材料自備，賽場(chǎng)不提供交流電源。4）制作時(shí)間為2小時(shí)。時(shí)間到，機(jī)器人將由裁判封存，直到比賽時(shí)方可取回。5）制作時(shí)間內(nèi)允許在場(chǎng)地上試驗(yàn)，但必須聽從裁判的安排。4測(cè)試場(chǎng)地：在一個(gè)金屬框架上并行拴著兩根電纜線，電纜線直徑在56mm，兩線（中心）相距8cm。電纜線中間會(huì)有所下垂。5測(cè)試比賽：1）測(cè)試時(shí)間為10

10、0秒。2）測(cè)試時(shí)，機(jī)器人一旦釋放，就不能再去觸碰它，一旦觸碰，本輪測(cè)試成績(jī)?yōu)榱恪?）允許測(cè)試2次，以成績(jī)最好一次計(jì)算得分。6評(píng)分：1）機(jī)器人走完全程，則得分為速度分。以秒為單位，小數(shù)后2位有效。2）在規(guī)定時(shí)間里不能走完全程者，得分為：速度分+距離扣分。距離扣分的計(jì)算：以離終點(diǎn)距離每20cm加10秒。五、游泳機(jī)器人（適用于中學(xué)生）1項(xiàng)目簡(jiǎn)述：制作一個(gè)在水中能模仿人或魚運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人，如類似人自由泳那樣雙手交替擺動(dòng)或類似魚鰭或魚尾進(jìn)行游動(dòng)的方式。不能用旋轉(zhuǎn)的葉輪進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。2參賽對(duì)象：中學(xué)生。個(gè)人項(xiàng)目。3現(xiàn)場(chǎng)制作：1）賽場(chǎng)提供 “創(chuàng)意模型”一套，KT板（30cm×45cm）1塊，0.5mm厚

11、塑料寫字墊板1塊（10cm×10cm），大回形針4枚。不允許自帶材料。 2）電源規(guī)定為2節(jié)AA（5#，電壓1.2-1.5V）電池。比賽電池由賽場(chǎng)提供。3）工具以及粘結(jié)材料自備，賽場(chǎng)不提供220V交流電源。4）制作時(shí)間為2小時(shí)。時(shí)間到，游泳機(jī)器人將由裁判封存，直到比賽時(shí)方可取回。5）制作時(shí)間內(nèi)允許在場(chǎng)地上試驗(yàn)，但必須聽從裁判的安排。4測(cè)試場(chǎng)地：場(chǎng)地水池的尺寸為長(zhǎng)200cm、寬20 cm、深10 cm。5測(cè)試比賽：1）測(cè)試時(shí)間為1分鐘。2）游泳機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不能有任何外力干預(yù)，否則此輪得分無(wú)效。3）比賽可以進(jìn)行二輪。6評(píng)分：根據(jù)游泳機(jī)器人到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間進(jìn)行評(píng)分，所花時(shí)間越短越好。五、云

12、霄飛車（適用于中小學(xué)生）云霄飛車是一項(xiàng)非常刺激的游戲，它令人躍躍欲試，也令人膽戰(zhàn)心驚，使人倍感重力的魅力。云霄飛車的設(shè)計(jì)完美體現(xiàn)了科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的結(jié)合，是對(duì)工程師智慧的挑戰(zhàn)。知識(shí)與能力：力學(xué)、數(shù)學(xué)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、制作技能、團(tuán)隊(duì)協(xié)作。比賽規(guī)則1 項(xiàng)目簡(jiǎn)述：用給定的材料設(shè)計(jì)和制作二根軌道，讓一顆鋼珠從一根軌道的頂部釋放，然后使鋼珠在重力的作用下下滑，并用它去引發(fā)第二根軌道上的鋼珠滾動(dòng)，直至它到達(dá)該軌道的終點(diǎn)。第二顆鋼珠到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)間越接近指定值越好。2 參賽對(duì)象：適合中小學(xué)生，由3名學(xué)生組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)。3 軌道設(shè)計(jì)：1） 第一根軌道的起點(diǎn)端的高度必須為90cm（鋼珠與底板的距離），起

13、點(diǎn)端必須有一個(gè)能使鋼珠靜止的機(jī)構(gòu)（或平臺(tái)），在釋放鋼珠時(shí)不能施以額外的有利鋼珠滑行的外力；2） 軌道必須完成三個(gè)規(guī)定動(dòng)作：一個(gè)直徑大于20cm的豎直平面的360°迴轉(zhuǎn)，一個(gè)跨距為10cm的等高點(diǎn)的飛躍，一個(gè)向上4cm（兩點(diǎn)高度差為4cm，水平方向間距不限）的飛躍。三個(gè)規(guī)定動(dòng)作可以設(shè)置在任意軌道上完成，順序不限；3） 第一根軌道的末端和第二根軌道的始端之間要有一個(gè)裝置，當(dāng)來(lái)自第一根軌道的鋼珠作用于該裝置時(shí)，必須觸發(fā)第二根軌道上的鋼珠開始滑動(dòng)。觸發(fā)裝置可以是任意形式的（包括電子類），但不能有可控的時(shí)間延遲功能（既不能通過(guò)調(diào)節(jié)裝置來(lái)改變鋼珠的滑行時(shí)間）；4） 第二根軌道的終點(diǎn)必須在距離底板

14、3 cm高處，要有一個(gè)圍邊便于收集鋼珠（圍邊不是任務(wù)必須的，但有利于收集鋼珠）；5） 2根軌道必須建筑在一個(gè)長(zhǎng)90cm、寬50cm的平板上；6） 軌道的構(gòu)建必須用規(guī)定的材料(木質(zhì)底板、PVC電線管、軌道塑料管、軌道卡和連接件)，包括任何保護(hù)裝置，都不能用其他材料；7） 上述制作軌道的材料自備，但必須是零件，不能有事先做好的結(jié)構(gòu)；8） 從第一顆鋼珠出發(fā)到第二顆鋼珠到達(dá)終點(diǎn)，要求的時(shí)間區(qū)間為10-18秒。9） 小學(xué)生比賽只要一根軌道，規(guī)定動(dòng)作是：一個(gè)直徑大于20cm的豎直平面的360°迴轉(zhuǎn)、一個(gè)水平飛躍。動(dòng)作規(guī)則與中學(xué)生相同。4 現(xiàn)場(chǎng)搭建：1） 必須有一份完整的設(shè)計(jì)圖紙和說(shuō)明，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)宣布的鋼珠滑行時(shí)間修訂設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，圖紙上必須標(biāo)有尺寸。2） 工具和粘結(jié)材料自備。鋼珠自備，鋼珠的直徑為16mm。3） 鋼珠運(yùn)行的指定時(shí)間在比賽現(xiàn)場(chǎng)公布，時(shí)間區(qū)間為10-18秒。4） 搭建時(shí)間為3小時(shí)。5 測(cè)試：1） 釋放鋼珠（或用手指輕推軌道頂端平臺(tái)上的鋼珠）使其滑下；2） 在整個(gè)滑行過(guò)程中，不得再碰鋼珠，以及不能施加任何能夠引起鋼珠改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的外力，否則該輪測(cè)試視作失??；3） 鋼珠沒(méi)能到達(dá)軌道末端就翻出軌道，則此輪測(cè)試視作失??；4） 如果鋼珠在軌道上停止不動(dòng)達(dá)3秒，則此輪測(cè)試視作失??；5） 允許進(jìn)行三輪測(cè)試（第一輪大循環(huán)，第2、第3輪連續(xù)進(jìn)行），取最好的一輪為比