第六屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽

1、第六屆全國大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽命題二說明1 競(jìng)賽命題本項(xiàng)競(jìng)賽題目為“智能物料搬運(yùn)機(jī)器人競(jìng)賽” 。 自主設(shè)計(jì)并制作一款能執(zhí)行物料搬運(yùn)任務(wù)的智能移動(dòng)機(jī)器人。該機(jī)器 人能夠在規(guī)定場(chǎng)地內(nèi)自主行走，通過掃描閱讀二維碼領(lǐng)取任務(wù)，自主尋找、 識(shí)別任務(wù)指定的物料，按任務(wù)要求的順序?qū)⑵浒徇\(yùn)至指定的存放地點(diǎn)，并 按照要求的位置和方向擺放。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽簽決定抓取物料的類型， 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)機(jī)器人末端抓取裝置 （手 爪），使用 3D 打印或激光切割設(shè)備完成制造，安裝于參賽機(jī)器人手臂末端 后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行比賽。本項(xiàng)目參賽所要求的實(shí)物和文件均由參賽學(xué)生自主完成。2 題目要求2.1 參賽機(jī)器人的功能要求 應(yīng)具有場(chǎng)地目標(biāo)位置識(shí)別

2、、自主路徑規(guī)劃、自主移動(dòng)、二維碼讀取、 物料顏色識(shí)別或形狀識(shí)別、物料抓取和搬運(yùn)等功能；全部競(jìng)賽過程由機(jī)器 人自主運(yùn)行，不允許使用遙控等人工交互手段及除機(jī)器人本體之外的任何 輔助裝置。2.2 參賽機(jī)器人的電控及驅(qū)動(dòng)要求 主控電路采用嵌入式解決方案（包括嵌入式微控制器等） ，實(shí)現(xiàn)二維碼 讀取、自主定位、物料識(shí)別、以及路徑規(guī)劃及運(yùn)動(dòng)控制等功能，所用傳感 器和電機(jī)的種類及數(shù)量不限。自行設(shè)計(jì)制作主控電路版，其上須帶有電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路及任務(wù)內(nèi)容顯示裝置，該顯示裝置能夠持續(xù)顯示二維碼任務(wù)信息 直至比賽結(jié)束。機(jī)器人驅(qū)動(dòng)電源供電電壓限制在12V以下（含12V）,電池隨車裝載，場(chǎng)內(nèi)賽程中不能更換。2.3 參賽機(jī)器人

3、的機(jī)械結(jié)構(gòu)要求自主設(shè)計(jì)并制造機(jī)器人的機(jī)械部分，該部分允許采用標(biāo)準(zhǔn)緊固件、標(biāo) 準(zhǔn)結(jié)構(gòu)零件及各類商品軸承。機(jī)器人的行走方式、機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)形式均 不限制。機(jī)器人腕部與末端抓取裝置（手爪）的連接界面結(jié)構(gòu)自行確定。除末端抓取裝置（手爪）在競(jìng)賽現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)制作外，其他均在校內(nèi)完成， 所用材料自定。2.4 參賽機(jī)器人的外形尺寸要求 進(jìn)入場(chǎng)地參賽的機(jī)器人（含末端抓取裝置（手爪） ）應(yīng)能夠通過一個(gè)尺 寸與一張A4紙相當(dāng)?shù)拈T框方可參加比賽。“A4門框”橫向或豎向放置均可。 允許機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為可折疊形式，但通過“ A4門框”后應(yīng)能自行展開。2.5 搬運(yùn)物料 待搬運(yùn)物料的形狀為簡(jiǎn)單機(jī)械零件的抽象幾何體，包括圓柱體、方

4、形 體、球體及其組合體，物料的各邊長或直徑尺寸限制在3080mn范圍，重量范圍為4080g,以上形狀和參數(shù)的具體選擇將通過現(xiàn)場(chǎng)抽簽決定。物料的材料為塑料或鋁合金，表面粗糙度 Ra> 3.2。物料有顏色區(qū)別：顏色為紅（RGB值為 255, 0, 0）、綠（RGB®為 0, 255, 0 ）、藍(lán)（RGB值為 0, 0, 255）三種顏色。在比賽場(chǎng)地內(nèi)固定位置設(shè)有物料提取區(qū)和物料存放區(qū)。物料提取區(qū)長X寬x高為500x 100X 80 （mr、i,木質(zhì)或塑木材料，淺色亞光表面。物料存 放區(qū)為長x寬X高為 800X 300X 0 （mm區(qū)域，由三組不同顏色的同心圓 和十字線構(gòu)成,每組同心

5、圓和十字線為同一種顏色。2.6 競(jìng)賽場(chǎng)地賽場(chǎng)尺寸為2400mX 2400mn方形平面區(qū)域，周圍設(shè)有高度為 100mnt勺 白色或其他淺色圍擋板，并以高度和寬度均為20mn的擋板將場(chǎng)地一分為二， 機(jī)器人只能在擋板所圍區(qū)域內(nèi)活動(dòng)。賽道地面為亞光人造板或合成革鋪就 而成,基色為淺黃色或其它非紅、非綠、非藍(lán)色；地面施劃有間隔為 300mm 的黑色方格線，經(jīng)線為線寬20mnm勺單線，緯線線寬為15+10 （間隔）+15mm 的雙線,可用于機(jī)器人行走的地面坐標(biāo)位置判斷。見圖 5、圖 6 所示。競(jìng)賽時(shí)，2臺(tái)機(jī)器人同時(shí)進(jìn)入上述場(chǎng)地并在各自區(qū)域內(nèi)定位和運(yùn)行 果出現(xiàn)越界并發(fā)生妨礙對(duì)方機(jī)器人移動(dòng)或工作的情況，將被人

6、工提起回退計(jì)時(shí)中減除智能物料圖6智能物料搬運(yùn)機(jī)器人建賽場(chǎng)地設(shè)置三維示意圖2.7 任務(wù)二維碼在賽場(chǎng)圍擋內(nèi)側(cè)垂直安裝2個(gè)顯示屏不小于9.7寸的平板電腦，用于 顯示給機(jī)器人讀取任務(wù)的二維碼。二維碼尺寸為100X100 （像素）。二維碼信息被設(shè)置為“ 1”、“2”、“3”三個(gè)數(shù)字的組合，如“ 123”、“321 ”等。其 中，“ 1”對(duì)應(yīng)紅色，“2”對(duì)應(yīng)綠色，“3”對(duì)應(yīng)藍(lán)色。數(shù)字組合表明了物料 搬運(yùn)過程中不同顏色物料的搬運(yùn)順序。平板電腦中存有不少于6種任務(wù)的二維碼，比賽時(shí)隨機(jī)播放。3競(jìng)賽環(huán)節(jié)3.1 第一輪智能物料搬運(yùn)機(jī)器人場(chǎng)地競(jìng)賽環(huán)節(jié)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)抽簽決定待搬運(yùn)物料的形狀組別（圓柱體、長方體）以及各參賽隊(duì)的賽

7、場(chǎng)號(hào)位。物料的直徑或底邊長為50mm高度為80mm,重量約為60g。三種不同顏色的物料放置在物料提取區(qū)，物料間距為150mm參賽隊(duì)將其參賽機(jī)器人放置在指定出發(fā)位置。按統(tǒng)一號(hào)令啟動(dòng)，計(jì)時(shí) 開始。機(jī)器人行至二維碼識(shí)別區(qū)，通過二維碼讀取需要搬運(yùn)的三種顏色物 料的順序，再移動(dòng)到物料提取區(qū)按照任務(wù)要求的順序依次將物料搬運(yùn)并準(zhǔn) 確放置到物料存放區(qū)對(duì)應(yīng)的顏色區(qū)域內(nèi)，完成任務(wù)后機(jī)器人回到出發(fā)區(qū)域。 記錄完成比賽所耗用的時(shí)間及物料放置的準(zhǔn)確性。機(jī)器人需在5分鐘時(shí)間內(nèi)完成比賽，用時(shí)少者得分高，物料放置位置的精確程度也影響得分。每隊(duì)有 2次機(jī)會(huì)，取 2 次成績(jī)中的最好成績(jī)。3.2 機(jī)器人手爪的設(shè)計(jì)及制作環(huán)節(jié) 經(jīng)抽簽

8、確定一種搬運(yùn)物料的重量組別、尺寸組別、形狀組別（圓柱體、 方形體、球體及其組合）以及各參賽隊(duì)的賽場(chǎng)號(hào)位。每支參賽隊(duì)派出 1 名隊(duì)員，針對(duì)抽取的物料組進(jìn)行機(jī)器人末端工具 （機(jī) 器人手爪）的設(shè)計(jì)，參賽隊(duì)員須自帶筆記本電腦和自裝的設(shè)計(jì)軟件。設(shè)計(jì) 完畢之后在 3D 打印機(jī)或激光切割機(jī)上完成機(jī)器人手爪的制作，本項(xiàng)內(nèi)容在 規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成得滿分，違規(guī)或延時(shí)完成者減分，不能完成者不得分。3.3 主控電路板焊接與調(diào)試環(huán)節(jié)由1名參賽隊(duì)員參與此環(huán)節(jié)競(jìng)賽。在事先準(zhǔn)備好的（主控電路）PCB板上焊接所有的分立元器件和集成電路插座，并完成調(diào)試。本環(huán)節(jié)內(nèi)容在規(guī) 定時(shí)間內(nèi)完成得滿分，違規(guī)或延時(shí)完成者減分，不能完成者不得分。3.

9、4 機(jī)器人機(jī)電聯(lián)合調(diào)試環(huán)節(jié)各隊(duì) 3 名隊(duì)員一起，將原來參賽機(jī)器人上的手爪和主控板拆下交給裁 判員，領(lǐng)回新加工的手爪和主控電路板安裝到參賽機(jī)器人上，并完成調(diào)試。 本項(xiàng)內(nèi)容在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成得滿分，違規(guī)或延時(shí)完成者減分。如果新制作 的手爪有問題，可申請(qǐng)使用原來的手爪，扣 1 0分，同時(shí)后續(xù)運(yùn)行競(jìng)賽得分 扣除 40%；如果主控電路板有問題， 可申請(qǐng)使用原來的主控電路板， 扣 5分， 同時(shí)后續(xù)運(yùn)行競(jìng)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。3.5 第二輪智能物料搬運(yùn)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)競(jìng)賽環(huán)節(jié) 用裝配調(diào)試完成的小車，再次進(jìn)行物料搬運(yùn)競(jìng)賽，規(guī)則同 2.3.1 。3.6 現(xiàn)場(chǎng)問辯環(huán)節(jié) 根據(jù)參賽隊(duì)數(shù)量，經(jīng)各隊(duì)自愿申請(qǐng)或通過抽簽產(chǎn)生參加答辯環(huán)節(jié)的參賽隊(duì)。答辯問題涉及本隊(duì)參賽作品的設(shè)計(jì)、制造工藝、成本及管理等相關(guān) 知識(shí)。參與答辯的參賽隊(duì)按答辯得分由高到低排序，得分高于答辯平均分 的隊(duì)將獲得總分加分，得分低于答辯平均分的隊(duì)將得到總分減分。4 方案文件評(píng)審 各參賽隊(duì)需做出針對(duì)參賽項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)方案文件并在參賽報(bào)到時(shí)提 交，共 4 種文件，每種文件紙質(zhì)版一式兩份，電子版 1 份； 4 種文件總分 60 分，分別為： 1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案， 15 分；2）控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)方案， 15 分；3）加工工藝方案， 15分； 4）創(chuàng)業(yè)企劃書， 15 分。所提交的文件均應(yīng)