一、竞赛主题

本届竞赛主题为“无碳小车越障竞赛”。

要求经过一定的前期准备后，在比赛现场完成一台符合本命题要求的可运行的机械装置，并进行现场竞争性运行考核。每个参赛作品需要提交相关的设计文件。竞赛命题有两个，学生可以从两个题目中自主选择一个题目参赛。

二、竞赛命题一

1.本命题为“以重力势能驱动的具有方向控制功能的自行小车”。

设计一种小车，驱动其行走及转向的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换而得到的。该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1kg的标准砝码（￠50×65 mm，碳钢制作）来获得，要求砝码的可下降高度为400±2mm。标准砝码始终由小车承载，不允许从小车上掉落。图1为小车示意图。

图1 无碳小车示意图

要求小车在行走过程中完成所有动作所需的能量均由此给定重力势能转换而得，不可以使用任何其他来源的能量。

要求小车具有转向控制机构，且此转向控制机构具有可调节功能，以适应放不同间距障碍物的竞赛场地。

要求小车为三轮结构。具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成。

2.方案文件要求

竞赛要求参赛队伍提交竞赛作品的“结构设计方案”文件，要求目标明确、文件完整、表达清楚。采用统一的方案文件格式，文件格式见附件。

完整性要求：小车装配图1幅、要求标注所有小车零件（A3纸1页）；

装配爆炸图1幅（所用三维软件自行选用，A3纸1页）；

传动机构展开图1幅（A3纸1页）；

设计说明书1-2页（A4）。

正确性要求：传动原理与机构设计计算正确，选材和工艺合理。

创新性要求：有独立见解及创新点。

规范性要求：图纸表达完整，标注规范；文字描述准确、清晰。

3.竞赛项目

经现场公开抽签，在700～1300mm范围内产生一个“S”型赛道障碍物间距值，在300～500mm范围内产生一个“8”字型赛道障碍物间距值。

3.1“S”型赛道场地常规赛

竞赛小车在前行时能够自动绕过赛道上设置的障碍物，如图2。障碍物为直径20mm、高200mm的圆棒，沿赛道中线等距离摆放。以小车前行的距离和成功绕障数量来评定成绩。

参加“S”型赛道竞赛的参赛队，用在现场调整装配后的小车，加载由竞赛组委会统一提供的标准砝码，在指定的赛道上进行比赛。赛道宽度为2米，出发端线距第一个障碍及障碍与障碍之间的间距均相同，具体数值由竞赛项目开始时的抽签产生。小车出发位置自定，但不得超过出发端线和赛道边界线。每队小车运行2次，取2次成绩中的最好成绩。

图2 无碳小车在重力势能作用下自动行走示意图

小车有效的绕障方法为：小车从赛道一侧越过一个障碍后，整体越过赛道中线且障碍物不被撞倒或推出障碍物定位圆；连续运行，直至小车停止。小车有效的运行距离为：停止时小车最远端与出发线之间的垂直距离。

3.2 “8”字型赛道场地常规赛

小车在半张标准乒乓球台（长1525mm、宽1370mm）上，绕两个障碍物按“8”字型轨迹运行。障碍物为直径20mm、长200mm的2个圆棒，相距一定距离放置在半张标准乒乓球台的中线上，该距离竞赛项目开始时的抽签产生，以小车完成8字绕行圈数的多少来评定成绩，见图3。

图3八字比赛场地示意图

参加“8”字型赛道竞赛的参赛队，使用在现场调整装配后的小车及组委会统一提供的标准砝码参赛。出发点自定，每队小车运行2次，取2次成绩中最好成绩。

一个成功的“8”字绕障轨迹为：两个封闭图形轨迹和轨迹的两次变向交替出现，变向指的是：轨迹的曲率中心从轨迹的一侧变化到另一侧。

比赛中，小车需连续运行，直至停止。小车没有绕过障碍、碰倒障碍、将障碍物推出定位圆区域、砝码脱离小车、小车停止或小车掉下球台均视为本次比赛结束。

3.3现场问辩

根据参赛队数量，经各队自愿申请或通过抽签产生参加答辩环节的参赛队。答辩问题涉及本队参赛作品的设计、制造工艺、成本及管理等相关知识。参与答辩的参赛队按答辩得分由高到低排序，得分高于答辩平均分的队将获得总分加分，得分低于答辩平均分的队将得到总分减分。

4.奖项分配

常规赛“S”型赛道组和“8”字型赛道组各设一、二、三等奖，一等奖25%，二等奖35%。

三、竞赛命题二

1.本命题为“以重力势能驱动的具有自动辨识障碍并实现控制方向避障的自行小车”。

设计一种小车，小车为三轮结构，驱动行走的能量是根据能量转换原理，由给定重力势能转换而得到的，转向的能量由电池通过电机驱动控制，但只能提供方向轮的转向动力，不能提供前进动力。该给定重力势能由竞赛时统一使用质量为1kg的标准砝码（￠50×65 mm，碳钢制作）来获得，要求砝码的可下降高度为400±2mm。标准砝码始终由小车承载，不允许从小车上掉落，如图1所示为小车示意图。小车在起始点开始运行时砝码的高度必须是400±2mm。

要求小车在行走过程中完成前行动作所需的能量只能由给定重力势能转换而得，不可以使用任何其他来源的能量。

比赛所用电能来自规定的电池：型号：14500，磷酸铁锂电池数量2节，电压3.2V/节，容量1200mAh，光电检测装置不限，自行解决。

具体设计、材料选用及加工制作均由参赛学生自主完成。

2.方案文件要求

竞赛要求参赛队伍提交竞赛作品的“结构设计方案”文件，要求目标明确、文件完整、表达清楚。采用统一的方案文件格式，文件格式见附件。

完整性要求：小车装配图1幅、要求标注所有小车零件（A3纸1页）；

装配爆炸图1幅（所用三维软件自行选用，A3纸1页）；

电路原理图1幅（A3纸1页）；

设计说明书1-2页（A4）。

正确性要求：传动原理与机构设计计算正确，选材和工艺合理。电路图正确可用。

创新性要求：有独立见解及创新点。

规范性要求：图纸表达完整，标注规范；文字描述准确、清晰。

3.竞赛项目

3.1 障碍赛道自动蔽障常规赛

如图4所示，赛道宽度1米，行程长15米，总宽约2米（不计赛道边缘道牙厚度）的环形赛道，其中两直线段长度为13米，两端外缘为曲率半径为1米的半圆形，中心线总长度约29.14米，见图2。赛道边缘设有高度为80mm的道牙挡板。赛道上间隔不等（随机）设置多个障碍墙，障碍墙高度约80mm，相邻障碍墙之间最小间距为1米，每个障碍墙从赛道一侧边缘延伸至超过中线100—150mm。在出发线以后的直赛道段不大于2m处，设置有1段坡道，坡道由上坡道和下坡道组成，上坡道的坡度不大于4度（3±1°），下坡道的坡度不大于2度（1.5±0.5°）；坡顶高度不大于60mm，长度为250mm。

图4 赛道示意图

场地赛道布置图在开赛前统一公布，赛车需自行识别障碍墙并避让前行，不能接触和碰撞墙。给选手一定时间根据布置图进行小车机械拆装调试和控制系统电子调试，调试完成后统一存放；竞赛时选手从出发线发车，小车通过车上安装的探测传感器进行道路路径判别，经随车单片机系统控制实现小车转向控制和制动（如果有）控制。以小车行走的直线距离和成功避让的障碍墙数量以及用时多少来综合计算比赛成绩。

3.2现场问辩

根据参赛队数量，经各队自愿申请或通过抽签产生参加答辩环节的参赛队。答辩问题涉及本队参赛作品的设计、制造工艺、成本及管理等相关知识。参与答辩的参赛队按答辩得分由高到低排序，得分高于答辩平均分的队将获得总分加分，得分低于答辩平均分的队将得到总分减分。

4.奖项分配

设一、二、三等奖，一等奖25%，二等奖35%。

闽南理工学院大学生工程训练综合能力竞赛组委会

2018年5月25日