以重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車(chē)任務(wù)書(shū)

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(jìng)賽</p><p><b>　　命題說(shuō)明及賽項(xiàng)安排</b></p><p><b>　　1.競(jìng)賽主題</b></p><p>　　本屆競(jìng)賽主題為“無(wú)碳小車(chē)越障競(jìng)賽

2、”。</p><p>　　要求經(jīng)過(guò)一定的前期準(zhǔn)備后，在比賽現(xiàn)場(chǎng)完成一臺(tái)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性運(yùn)行考核。每個(gè)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(gè)文件及長(zhǎng)度為3分鐘的關(guān)于參賽作品設(shè)計(jì)及制作過(guò)程的匯報(bào)視頻。</p><p><b>　　2.競(jìng)賽命題</b></p><p>　　本屆競(jìng)賽命題為“以重力勢(shì)能

3、驅(qū)動(dòng)的具有方向控制功能的自行小車(chē)”。</p><p>　　設(shè)計(jì)一種小車(chē)，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1Kg的標(biāo)準(zhǔn)砝碼（￠50×65 mm，碳鋼制作）來(lái)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(chē)承載，不允許從小車(chē)上掉落。圖1為小車(chē)示意圖。</p><p>　　圖1 無(wú)碳小車(chē)

4、示意圖</p><p>　　要求小車(chē)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。</p><p>　　要求小車(chē)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。</p><p>　　要求小車(chē)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(jìng)賽安排</b></p><p>　　每個(gè)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(jí)競(jìng)賽選拔的優(yōu)勝參賽隊(duì)參加省競(jìng)賽。</p><p><b>　　3.1 本校制作</b></p><p>　　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(chē)。允許為參賽

6、小車(chē)命名，并在參賽小車(chē)上制作標(biāo)識(shí)。</p><p><b>　　3.2 集中參賽</b></p><p>　　攜帶在本校制作完成的小車(chē)作品參賽。</p><p>　　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），文件按全國(guó)競(jìng)賽秘書(shū)處發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫(xiě)。<

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(guò)程的匯報(bào)及說(shuō)明。</p><p>　　提交PPT文件 1份，內(nèi)容是闡述小車(chē)的設(shè)計(jì)、制作方案說(shuō)明及體會(huì)。</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(chē)裝配圖1幅、要求標(biāo)注所有小車(chē)零件（A3紙1頁(yè)）；</p><p>　　裝配爆炸圖1幅（所用三維軟件自行選用， A3紙1頁(yè)）；</p><p>　　傳動(dòng)機(jī)構(gòu)展開(kāi)圖1幅（A3紙1頁(yè)）；</p><p>　　設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1-2頁(yè)（A4）。&l

9、t;/p><p>　　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。</p><p>　　創(chuàng)新性要求：有獨(dú)立見(jiàn)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(tái)/年）的生產(chǎn)綱領(lǐng)，自選作品小車(chē)

10、上一個(gè)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(yè)）。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(tái)小批量和中批量（500臺(tái)/年）生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)作品小車(chē)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)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(tái)/年）對(duì)作品小車(chē)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)站http://www.gcxl.edu.cn下載）。</p><p><b>　　4.競(jìng)賽項(xiàng)目&l

12、t;/b></p><p>　　經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)公開(kāi)抽簽，在700～1300mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)“S”型賽道障礙物間距值，在300～500mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)“8”字型賽道障礙物間距值。</p><p>　　4.1 參賽小車(chē)拆裝調(diào)試</p><p>　　各隊(duì)選派2名隊(duì)員，對(duì)本隊(duì)參賽小車(chē)上的所有零件進(jìn)行拆卸，然后，根據(jù)公開(kāi)抽簽產(chǎn)生的障礙物間距調(diào)整并裝配小車(chē)。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(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(chē)間進(jìn)行普車(chē)、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。</p><p>　　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。</p><p>　　4.2 3D打印設(shè)計(jì)及制作</p><p>　　在比賽現(xiàn)場(chǎng)以公開(kāi)抽簽的方式從題庫(kù)（不提前發(fā)

14、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。</p><p>　　4.3 “S”型賽道場(chǎng)地常規(guī)賽</p><p>　　競(jìng)賽小車(chē)在前行時(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(xiàn)等距離擺放。以小車(chē)前行的距離和成功繞障數(shù)量來(lái)評(píng)定成績(jī)。</p>

15、<p>　　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(chē)，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(xiàn)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(kāi)始時(shí)的抽簽產(chǎn)生。小車(chē)出發(fā)位置自定，但不得超過(guò)出發(fā)端線(xiàn)和賽道邊界線(xiàn)。每隊(duì)小車(chē)運(yùn)行2次，取2次成績(jī)中的最好成績(jī)。</p><p>　　圖2 無(wú)碳小車(chē)在重力勢(shì)能作用下自動(dòng)行走示意圖</

16、p><p>　　小車(chē)有效的繞障方法為：小車(chē)從賽道一側(cè)越過(guò)一個(gè)障礙后，整體越過(guò)賽道中線(xiàn)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(chē)停止。小車(chē)有效的運(yùn)行距離為：停止時(shí)小車(chē)最遠(yuǎn)端與出發(fā)線(xiàn)之間的垂直距離。</p><p>　　4.4 “8”字型賽道場(chǎng)地常規(guī)賽</p><p>　　小車(chē)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

17、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(xiàn)上，該距離由4.競(jìng)賽項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)的抽簽產(chǎn)生，以小車(chē)完成8字繞行圈數(shù)的多少來(lái)評(píng)定成績(jī)，見(jiàn)圖3。</p><p>　　圖3 “8”字型賽道競(jìng)賽所用乒乓球臺(tái)及障礙設(shè)置圖</p><p>　　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(chē)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(chē)運(yùn)行2次

18、，取2次成績(jī)中最好成績(jī)。</p><p>　　一個(gè)成功的“8”字繞障軌跡為：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)。</p><p>　　比賽中，小車(chē)需連續(xù)運(yùn)行，直至停止。小車(chē)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(chē)、小車(chē)停止或小車(chē)掉下球臺(tái)均視為本次比賽結(jié)束。</p><p>　　4.5 “S

19、”型賽道場(chǎng)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(gè)障礙物成功繞行。報(bào)名時(shí)，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(gè)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(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Ｌ魬?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(gè)數(shù)計(jì)算成績(jī)，數(shù)值越小，成績(jī)?cè)礁摺?lt;/p><p>　　每隊(duì)小車(chē)運(yùn)行2次，取2次成績(jī)中的最好成績(jī)。</p><p>　　4.6 “8”字型賽道場(chǎng)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(gè)完整“8”字繞行。報(bào)名時(shí)，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(gè)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(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?。挑?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(gè)數(shù)計(jì)算成績(jī)，數(shù)值越小，成績(jī)?cè)礁摺?lt;/p><p>　　每隊(duì)小車(chē)運(yùn)行2次，取2次成績(jī)中的最好成績(jī)。</p><p>　　4.7 賽道

22、場(chǎng)地直線(xiàn)折返賽</p><p>　　競(jìng)賽小車(chē)在前行時(shí)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(xiàn)擺放，折返點(diǎn)處，小車(chē)最遠(yuǎn)端離障礙物中心距離不得大于1米（暫定）。以小車(chē)前行的距離和成功折返數(shù)量來(lái)評(píng)定成績(jī)。</p><p>　　參賽隊(duì)用在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整裝配后的小車(chē)，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。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(chē)出發(fā)位置自定，但不得超過(guò)出發(fā)區(qū)間和賽道邊界線(xiàn)。每隊(duì)小車(chē)運(yùn)行2次，取2次成績(jī)中的最好成績(jī)。</p><p>　　圖4 直線(xiàn)折返行走路線(xiàn)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(jìng)賽參賽報(bào)名表</p><p>　　項(xiàng)目組編號(hào)：