以重力勢能驅(qū)動的具有方向控制功能的自行小車任務(wù)書

1、<p><b>　　附件1：</b></p><p>　　2014（第三屆）山東省大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽</p><p><b>　　命題說明及賽項(xiàng)安排</b></p><p><b>　　1.競賽主題</b></p><p>　　本屆競賽主題為“無碳小車越障競賽

2、”。</p><p>　　要求經(jīng)過一定的前期準(zhǔn)備后，在比賽現(xiàn)場完成一臺符合本命題要求的可運(yùn)行的機(jī)械裝置，并進(jìn)行現(xiàn)場競爭性運(yùn)行考核。每個參賽作品需要提交相關(guān)的設(shè)計(jì)、工藝、成本分析和工程管理4個文件及長度為3分鐘的關(guān)于參賽作品設(shè)計(jì)及制作過程的匯報(bào)視頻。</p><p><b>　　2.競賽命題</b></p><p>　　本屆競賽命題為“以重力勢能

3、驅(qū)動的具有方向控制功能的自行小車”。</p><p>　　設(shè)計(jì)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1Kg的標(biāo)準(zhǔn)砝碼（￠50×65 mm，碳鋼制作）來獲得，要求砝碼的可下降高度為400±2mm。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。</p><p>　　圖1 無碳小車

4、示意圖</p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　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參賽學(xué)生自主完成。</p><

5、p><b>　　3.競賽安排</b></p><p>　　每個參賽隊(duì)由3名在校大學(xué)生和1名指導(dǎo)教師及1名領(lǐng)隊(duì)組成，經(jīng)校級競賽選拔的優(yōu)勝參賽隊(duì)參加省競賽。</p><p><b>　　3.1 本校制作</b></p><p>　　參賽隊(duì)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(jì)，獨(dú)立制作出一臺參賽小車。允許為參賽

6、小車命名，并在參賽小車上制作標(biāo)識。</p><p><b>　　3.2 集中參賽</b></p><p>　　攜帶在本校制作完成的小車作品參賽。</p><p>　　報(bào)到時提交參賽作品的結(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），文件按全國競賽秘書處發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫。<

7、/p><p>　　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(duì)參賽作品賽前設(shè)計(jì)及制作過程的匯報(bào)及說明。</p><p>　　提交PPT文件 1份，內(nèi)容是闡述小車的設(shè)計(jì)、制作方案說明及體會。</p><p>　　3.3 方案文

8、件要求</p><p>　　1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案文件</p><p>　　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）；</p><p>　　裝配爆炸圖1幅（所用三維軟件自行選用， A3紙1頁）；</p><p>　　傳動機(jī)構(gòu)展開圖1幅（A3紙1頁）；</p><p>　　設(shè)計(jì)說明書1-2頁（A4）。&l

9、t;/p><p>　　正確性要求：傳動原理與機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算正確，選材和工藝合理。</p><p>　　創(chuàng)新性要求：有獨(dú)立見解及創(chuàng)新點(diǎn)。</p><p>　　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。</p><p>　　2）工藝設(shè)計(jì)方案文件</p><p>　　按照中批量（500臺/年）的生產(chǎn)綱領(lǐng)，自選作品小車

10、上一個較復(fù)雜的零件，完成并提交工藝設(shè)計(jì)方案報(bào)告（A4，2－3頁）。要求采用統(tǒng)一的方案文件格式（網(wǎng)站http://www.gcxl.edu.cn下載）。</p><p>　　3）成本分析方案文件</p><p>　　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)站http:/

11、/www.gcxl.edu.cn下載）。</p><p>　　4）工程管理方案文件</p><p>　　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(jì)（A4， 2－3頁）。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)站http://www.gcxl.edu.cn下載）。</p><p><b>　　4.競賽項(xiàng)目&l

12、t;/b></p><p>　　經(jīng)現(xiàn)場公開抽簽，在700～1300mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個“S”型賽道障礙物間距值，在300～500mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個“8”字型賽道障礙物間距值。</p><p>　　4.1 參賽小車拆裝調(diào)試</p><p>　　各隊(duì)選派2名隊(duì)員，對本隊(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

13、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。</p><p>　　本項(xiàng)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。</p><p>　　4.2 3D打印設(shè)計(jì)及制作</p><p>　　在比賽現(xiàn)場以公開抽簽的方式從題庫（不提前發(fā)

14、布）中抽取一個題目，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)定時間內(nèi)完成，違規(guī)減分，逾時不能進(jìn)入后續(xù)比賽。</p><p>　　4.3 “S”型賽道場地常規(guī)賽</p><p>　　競賽小車在前行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。</p>

15、<p>　　參加“S”型賽道競賽的參賽隊(duì)，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(xiàng)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(duì)小車運(yùn)行2次，取2次成績中的最好成績。</p><p>　　圖2 無碳小車在重力勢能作用下自動行走示意圖</

16、p><p>　　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：停止時小車最遠(yuǎn)端與出發(fā)線之間的垂直距離。</p><p>　　4.4 “8”字型賽道場地常規(guī)賽</p><p>　　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

17、運(yùn)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(xiàng)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。</p><p>　　圖3 “8”字型賽道競賽所用乒乓球臺及障礙設(shè)置圖</p><p>　　參加“8”字型賽道競賽的參賽隊(duì)，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(diǎn)自定，每隊(duì)小車運(yùn)行2次

18、，取2次成績中最好成績。</p><p>　　一個成功的“8”字繞障軌跡為：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)。</p><p>　　比賽中，小車需連續(xù)運(yùn)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。</p><p>　　4.5 “S

19、”型賽道場地挑戰(zhàn)賽</p><p>　　本項(xiàng)比賽為最小障礙物間距挑戰(zhàn)賽，“S” 型賽道，要求完成連續(xù)10個障礙物成功繞行。報(bào)名時，需提交挑戰(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。</p><p>　　完成10個障礙繞行視為挑戰(zhàn)成功，按障礙物最小間距的數(shù)值，計(jì)算成績，數(shù)值相同時，按完成時間的長短，計(jì)算成績。間距越小，時間越短，成績越高。挑戰(zhàn)不成功的參賽隊(duì)，名次在挑戰(zhàn)成

20、功參賽隊(duì)之后排名，按障礙物最小間距除以繞障個數(shù)計(jì)算成績，數(shù)值越小，成績越高。</p><p>　　每隊(duì)小車運(yùn)行2次，取2次成績中的最好成績。</p><p>　　4.6 “8”字型賽道場地挑戰(zhàn)賽</p><p>　　本項(xiàng)比賽為最小障礙物間距挑戰(zhàn)賽，要求完成連續(xù)10個完整“8”字繞行。報(bào)名時，需提交挑戰(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。&l

21、t;/p><p>　　完成10個完整“8”字繞行視為挑戰(zhàn)成功，按障礙物最小間距的數(shù)值，計(jì)算成績，數(shù)值相同時，按完成時間的長短，計(jì)算成績。間距越小，時間越短，成績越高。挑戰(zhàn)不成功的參賽隊(duì)，名次在挑戰(zhàn)成功參賽隊(duì)之后排名，按障礙物最小間距除以繞障個數(shù)計(jì)算成績，數(shù)值越小，成績越高。</p><p>　　每隊(duì)小車運(yùn)行2次，取2次成績中的最好成績。</p><p>　　4.7 賽道

22、場地直線折返賽</p><p>　　競賽小車在前行時能夠繞賽道上設(shè)置的兩障礙物折返，如圖4。障礙物為直徑20mm、高200mm的圓棒，間距5米，沿寬度為2米的賽道中線擺放，折返點(diǎn)處，小車最遠(yuǎn)端離障礙物中心距離不得大于1米（暫定）。以小車前行的距離和成功折返數(shù)量來評定成績。</p><p>　　參賽隊(duì)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。出發(fā)區(qū)

23、間限定在距第一障礙物1米的范圍內(nèi)，小車出發(fā)位置自定，但不得超過出發(fā)區(qū)間和賽道邊界線。每隊(duì)小車運(yùn)行2次，取2次成績中的最好成績。</p><p>　　圖4 直線折返行走路線示意圖</p><p><b>　　附件2：</b></p><p>　　山東省大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競賽參賽報(bào)名表</p><p>　　項(xiàng)目組編號：