綜合能力訓(xùn)練大賽賽策劃

1、機(jī)械與電氣工程學(xué)院學(xué)生工程訓(xùn)練大賽舉辦時間：2017年5月機(jī)械與電氣工程學(xué)院學(xué)生工程訓(xùn)練大賽組委會委員長：張承東、王炳章、魯明珠執(zhí)行主任：唐軍、劉文慧指揮主任：姜榮東、杜成剛委員：宋翔宇、孟德越、周楊、張一馳、姚增偉、高鵬、白鵬、 宋兆新第一部分 活動概述活動背景：開展大學(xué)生工程訓(xùn)練大賽活動是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)。通過大賽可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高實踐運(yùn)用能力、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、以及團(tuán)隊合作能力。為此，機(jī)械與電氣工程學(xué)院在2017年5月舉辦“學(xué)生工程訓(xùn)練大賽”。二、活動主題： 學(xué)生工程訓(xùn)練大賽三、活動目的：在活動中全面提高同學(xué)們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力， 提高專業(yè)水平，提升動手能力，同時為

2、同學(xué)們提供一個展示自我知識與個性的平臺。四、活動時間：2017年5月六、活動地點(diǎn)：機(jī)電實驗室七、活動對象：機(jī)械與電氣工程學(xué)院2014級、2015級、 2016級全體學(xué)生。 第二部分：活動內(nèi)容競賽命題說明及實施方案2017年滄州師范學(xué)院機(jī)械與電氣工程學(xué)院工程訓(xùn)練大賽命題包含“無碳小車越障競賽”（“s”競技和“8”字競技）和“重力勢能驅(qū)動的自控行走小車越障競賽”兩部分內(nèi)容。第1部分：無碳小車越障競賽1.競賽主題“無碳小車越障競賽”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、工藝2個文件及長度為3分鐘的關(guān)于參

3、賽作品設(shè)計及制作過程的匯報視頻。2.競賽命題“以重力勢能驅(qū)動的具有方向控制功能的自行小車”設(shè)計一種小車，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。圖1 無碳小車示意圖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；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；要

4、求小車為三輪結(jié)構(gòu)。其中一輪為轉(zhuǎn)向輪，另外二輪為行進(jìn)輪，允許二行進(jìn)輪中的一個輪為從動輪。具體設(shè)計、材料選用及加工制作均由參賽學(xué)生自主完成。3.競賽安排每班出參賽隊參加競賽，以班級為單位。3.1 自主制作參賽隊按本競賽命題的要求，自主設(shè)計，獨(dú)立制作出一臺參賽小車。3.2 集中參賽攜帶在制作完成的小車作品集中參賽；參賽作品需要提交作品的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案、加工工藝方案共2個文件（分別提交紙質(zhì)版文件一式2份、電子版文件1份），文件按本競賽組委會發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫；提交一份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

5、比數(shù)碼音頻 48KHz)，視頻的內(nèi)容是關(guān)于本隊參賽作品賽前設(shè)計及制作過程的匯報及說明；3.3 方案文件要求3.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計方案文件完整性要求：小車裝配圖1幅、要求標(biāo)注所有小車零件（A3紙1頁）；裝配爆炸圖1幅（所用三維軟件自行選用， A3紙1頁）；傳動機(jī)構(gòu)展開圖1幅（A3紙1頁）；設(shè)計說明書1-2頁（A4）。正確性要求：傳動原理與機(jī)構(gòu)設(shè)計計算正確，選材和工藝合理。創(chuàng)新性要求：有獨(dú)立見解及創(chuàng)新點(diǎn)。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。3.3.2工藝設(shè)計方案文件自選作品小車上一個較復(fù)雜的零件，完成并提交工藝設(shè)計方案報告（A4，23頁）。要求采用統(tǒng)一的方案文件格式（網(wǎng)上下載）。4

6、.競賽項目4.1 “S”型賽道避障行駛競賽經(jīng)現(xiàn)場公開抽簽，在±200300mm范圍內(nèi)產(chǎn)生一個“S”型賽道第一輪障礙物間距變化值和變化方向。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。賽道寬度為2米，障礙物為直徑20mm、高200mm的圓棒，沿賽道中線從距出發(fā)線1米處開始按間距1米擺放，擺放完成后，將偶數(shù)位置的障礙物按抽簽得到的礙物間距變化值和變化方向進(jìn)行移動（正值遠(yuǎn)離，負(fù)值移近），形成的即為競賽時的賽道。以小車前行的距離和成功繞障數(shù)量來評定成績。參賽前，各隊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。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。每隊小

7、車運(yùn)行2次，取2次成績中的最好成績。圖2 無碳小車在重力勢能作用下自動行走示意圖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。小車碰倒障礙、將障礙物推出定位圓區(qū)域、砝碼脫離小車、小車停止或小車碰觸賽道邊緣擋板均視為本次比賽結(jié)束。4.2 “8”字型賽道避障行駛競賽競賽場地在半張標(biāo)準(zhǔn)乒乓球臺（長1525mm、寬1370mm）上，有3個障礙成“L”形放置， “L”形的長邊在球臺的中線上，（放置球臺時“L”形的長邊平行主席臺方向，短邊垂直且遠(yuǎn)離主席臺），經(jīng)現(xiàn)場

8、公開抽簽，在400500mm范圍內(nèi)產(chǎn)生“L”形的長邊值，在240340mm范圍內(nèi)產(chǎn)生“L”形的短邊值。小車需繞中線上的兩個障礙物按“8”字型軌跡運(yùn)行，障礙物為直徑20mm、長200mm的3個圓棒，圓棒中心分別放置在“L”形的3個端點(diǎn)上，以小車完成8字繞行圈數(shù)的多少來評定成績，見圖3。參賽時，要求小車以“8”字形軌跡交替繞過中線上2個障礙同時不碰到第3個障礙。各隊使用組委會統(tǒng)一提供的標(biāo)準(zhǔn)砝碼參賽。出發(fā)點(diǎn)自定，每隊小車運(yùn)行2次，取2次成績中最好成績。圖3 “8”字型賽道競賽所用乒乓球臺及障礙設(shè)置圖一個成功的“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

9、跡的一側(cè)變化到另一側(cè)。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。5.成績及獎項分配按不同參賽項目計算各隊總成績，按各項成績之和由高到低，設(shè)一、二、三等獎。6 場地挑戰(zhàn)賽本項比賽為最小障礙物間距挑戰(zhàn)賽，分為“S”型賽道和“8”字型賽道兩項進(jìn)行?！癝” 型賽道，要求完成連續(xù)10個障礙物成功繞行，“8”字型賽道，要求完成連續(xù)10個完整“8”字繞行。每個參賽隊可以報名參加一項挑戰(zhàn)賽，挑戰(zhàn)賽需提前報名，并提交挑戰(zhàn)的最小障礙物間距和按報名最小障礙物間距成功運(yùn)行的視頻記錄資料。根據(jù)報名成績排序，按“S”型賽道

10、和“8”字型賽道分別選出10個隊進(jìn)入挑戰(zhàn)賽。挑戰(zhàn)賽可以使用與常規(guī)賽不同的小車，但所用小車應(yīng)符合本命題要求。完成10個障礙或10個完整“8”字繞行的參賽隊，按障礙物最小間距的數(shù)值，計算成績，數(shù)值相同時，按完成時間的長短，計算成績。間距越小，時間越短，成績越高。挑戰(zhàn)賽“S”型賽道組和“8”字型賽道組各設(shè)第一、第二、第三名獎，其余挑戰(zhàn)成功的隊獲頒挑戰(zhàn)賽成功獎。第2部分：重力勢能驅(qū)動的自控行走小車越障競賽1.競賽命題：“重力勢能驅(qū)動的自控行走小車越障競賽”自主設(shè)計一種符合本命題要求的小車，經(jīng)賽場內(nèi)外分步制作完成， 并進(jìn)行現(xiàn)場競爭性運(yùn)行考核。本題目是在往屆工程訓(xùn)練綜合能力競賽無碳小車命題基礎(chǔ)上的修改，保

11、留了重力勢能驅(qū)動行進(jìn)的特點(diǎn)，增加了自主尋跡避障轉(zhuǎn)向控制功能，為此賽道也有所變化。2.命題要求小車：三輪結(jié)構(gòu)，其中一輪為轉(zhuǎn)向輪，另外二輪為行進(jìn)輪，(要求2個行進(jìn)輪用1.5mm厚度的鋼板或可用激光切割加工且不超過8mm厚度的非金屬板制作，要求行進(jìn)輪輪轂與輪外緣之間至少有40mm的環(huán)形范圍，這個范圍將用于進(jìn)行統(tǒng)一要求的設(shè)計和激光切割)，允許二行進(jìn)輪中的一個輪為從動輪。小車應(yīng)具有賽道障礙識別、軌跡判斷及自動轉(zhuǎn)向功能和制動功能，這些功能可由機(jī)械或電控裝置自動實現(xiàn)，不允許使用人工交互遙控，見圖4。小車行進(jìn)所需能量：只能來自給定的重力勢能，小車出發(fā)初始勢能為400mm高度×1Kg砝碼質(zhì)量，競賽時使

12、用的同一規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)砝碼（鋼制50×65mm）。若使用機(jī)械控制轉(zhuǎn)向或剎車，其能量也需來自上述給定的重力勢能。電控裝置：主控電路必須采用帶單片機(jī)的電路，電路的設(shè)計及制作、檢測元器件、電機(jī)（允許用舵機(jī)）及驅(qū)動電路自行選定。電控裝置所用電源為5號堿性電池，電池自備，比賽時須安裝到車上并隨車行走。小車上安裝的電控裝置必須確保不能增加小車的行進(jìn)能量。（小車驅(qū)動系）轉(zhuǎn)向驅(qū)動控制模塊圖4 小車示意圖賽道：賽道寬度1.2米，形成長約15.4米寬約2.4米（不計賽道邊緣道牙厚度）的環(huán)形賽道，其中兩直線段長度為13.0米，兩端外緣為曲率半徑為1.2米的半圓形，中心線總長度約30米，見圖5。圖5 賽道示意圖賽

13、道邊緣設(shè)有高度為80mm的道牙擋板。賽道上間隔不等（隨機(jī)）交錯設(shè)置多個障礙墻，障礙墻高度約80mm，相鄰障礙墻之間最小間距為1米，每個障礙墻從賽道一側(cè)邊緣延伸至超過中線100150mm。在直賽道段設(shè)置有1段坡道，坡道由上坡道、坡頂平道和下坡道組成，上坡道的坡度3度，下坡道的坡度1.5度；坡頂高度40±2mm，坡頂長度為250±2mm。坡道的起始位置設(shè)置在出發(fā)線2米處，出發(fā)線在平賽道上。3.競賽安排每班參賽隊參加競賽，以班級形式報名。3.1 自主制作參賽隊按本競賽命題要求，在各自所在的學(xué)校內(nèi)，自主設(shè)計，獨(dú)立制作出一臺參賽小車。3.2 集中參賽3.2.1 制作完成的小車作品統(tǒng)一

14、時間參賽； 參賽作品需提交作品的設(shè)計制作說明書，說明書分為兩部分，一部分內(nèi)容包括：機(jī)械設(shè)計方案和零件加工工藝方案；另一部分包括：電路設(shè)計方案。（分別提交紙質(zhì)版文件一式2份、電子版文件1份）。文件按競賽組委會發(fā)布的統(tǒng)一格式編寫; 提交一份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)于本隊參賽作品賽前設(shè)計及制作過程的匯報及說明。3.3 方案文件要求3.3.1結(jié)構(gòu)設(shè)計方案完整性要求：小車裝配圖1幅、要求標(biāo)注所有小車零件（A3紙1頁）；裝配爆炸圖1幅（所用三維軟件自行選

15、用， A3紙1頁）；傳動機(jī)構(gòu)展開圖1幅（A3紙1頁）；設(shè)計說明書1-2頁（A4）。正確性要求：傳動原理與機(jī)構(gòu)設(shè)計計算正確，選材和工藝合理。創(chuàng)新性要求：有獨(dú)立見解及創(chuàng)新點(diǎn)。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。3.3.2工藝設(shè)計方案自選作品小車上一個較復(fù)雜的零件，完成并提交工藝設(shè)計方案報告（A4， 23頁）。要求采用統(tǒng)一的方案文件格式。3.2.3電路設(shè)計方案完整性要求：程序流程圖1幅（A4紙1頁）；電路圖1幅，要求標(biāo)注所有電子元器件（A4紙1頁）；PCB板圖1幅（A4紙1頁）；電路設(shè)計說明書1-2頁（A4）。正確性要求：控制原理與電路設(shè)計正確，器件選擇合理。創(chuàng)新性要求：有獨(dú)立見

16、解及創(chuàng)新點(diǎn)。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。 4.競賽項目4.1 小車避障行駛競賽在賽道上按照相鄰障礙墻之間間距為1.2米的規(guī)則，坡道前2米和圓弧賽道不設(shè)障礙墻，下坡后從坡道末端起1米處開始設(shè)置障礙墻，每隔1.2米交替設(shè)置一個障礙墻，圓弧賽道與直賽道相交處第一個障礙墻擺放位置均向直賽道退回0.5米設(shè)置，從坡道后的第一個障礙墻擺放位置（指靠中間，靠邊緣位置）由組委會抽簽決定，其余障礙墻依次按小車順時針方向交替方式擺放，所有障礙墻擺放后劃線以確定各障礙的具體位置；第一發(fā)車線定于距坡道前 2米處，第二發(fā)車線定于坡道末端起1米處，既第一個障礙墻的位置。參賽隊攜帶在本校制作完成的

17、小車，在集中比賽現(xiàn)場，加載由競賽組委會統(tǒng)一提供的勢能重塊，在指定的賽道上進(jìn)行避障行使競賽，參賽選手可自由選擇第1或第2發(fā)車線出發(fā)，小車出發(fā)時不準(zhǔn)超過發(fā)車線，允許在發(fā)車線后的任意位置出發(fā)，發(fā)車角度自定，（發(fā)車位置與障礙墻有干涉時，參賽選手可提出申請先移開障礙墻，待發(fā)車后由裁判按原位移回障礙墻）至小車自行停止為止。每隊有2次機(jī)會，計算時取2次成績中的最好成績。賽道中坡道位置，障礙墻擺放位置（抽簽決定），第1和第2發(fā)車線位置等見圖6所示。圖6 賽道中發(fā)車線及坡道位置等示意圖評分標(biāo)準(zhǔn)：小車有效的運(yùn)行距離為：從出發(fā)線開始沿前進(jìn)方向所走過的中心線長度，至停止線（停止線是過小車停止點(diǎn)且垂直于中心線的直線）為

18、止，每米得2分，測量讀數(shù)精確到毫米；每成功避過1個障礙得8分，以車體投影全部越過障礙為判據(jù)。多次避過同1個障礙只算1個；障礙墻被撞倒或推開均不得分。4.2小車避障行駛競賽經(jīng)過第一輪競賽成績前3名晉級第二輪避障行駛競賽，規(guī)則同4.1。5.成績及獎項分配按不同參賽項目計算各隊總成績，按各項成績之和由高到低，設(shè)一、二、三等獎。第3部分：河北電子競賽1、目前情況 根據(jù)情況，現(xiàn)階段最重要的是把模電數(shù)電這種，最基礎(chǔ)的課程搞得熟一點(diǎn)。 電子競賽的出題難度和方向比早先的時候可是難的多了，團(tuán)隊必須有堅定的信念，任何時候都不言放棄。 每屆競賽都會有作弊的行為，例如有指導(dǎo)老師動手設(shè)計制作拿去參賽的、也有直接在外面找

19、個高手去做，做好拿去測試的。因此，現(xiàn)在的題目綜合性比原來的要高很多，一方面是要提高團(tuán)隊的配合，另一方面全國專家組的專家想從出題的角度來盡量杜絕槍手的行為，綜合性的題要是要個槍手團(tuán)隊的話，那成本就有點(diǎn)高了。 2、團(tuán)隊選擇 在團(tuán)隊中需要有一個相對比較全面、責(zé)任心強(qiáng)、善于和相關(guān)老師溝通請教、有不畏艱辛為參加電賽并且獲獎決心的人來擔(dān)任組長，這個組長要想盡一切辦法提供便利條件：比如實驗室、買元件、聯(lián)系儀器、圖書資料、請教老師、外出做PCB等等很多繁瑣的內(nèi)容，這些內(nèi)容組長都應(yīng)該首當(dāng)其沖的。組長不代表有任何權(quán)利，而是付出更多。 3、需要做的準(zhǔn)備 第一、要努力學(xué)習(xí)，好好看書，基礎(chǔ)知識最起碼要知道是怎么回事情。

20、 第二，要打探情報，要從多方面了解往年電子競賽的題目，哪一方面電子競賽的題目好做一些，哪一方面題目比較難做。 電源類、信號檢測和控制類、信號處理類等等。要分析學(xué)院里指導(dǎo)老師比較擅長那類型的題目，就要重點(diǎn)研究。 第三，要多動手，一定要多動手。必須熟悉掌握電烙鐵、示波器，萬用表等等儀器。4、制作過程要求 4.1、完美的焊接工藝； 2.各種儀器的熟練使用； 3.各種常用元器件的識別(種類、材質(zhì)、參數(shù)等等)； 4.產(chǎn)用芯片的使用方法和引腳定義(常用運(yùn)放、比較器、數(shù)字電路、ADDA、電源芯片等等)； 5.單片機(jī)的使用， 6.細(xì)節(jié)，焊接工藝可靠程度、電路的布局、PCB的走線、測試點(diǎn)的安置、電路的安裝等等。

21、5、賽前準(zhǔn)備 對比幾屆大賽題目，電源類、信號檢測和控制類、信號處理類,頻率分析類，出現(xiàn)的次數(shù)較多，在比賽的過程中，是不允許向外界購買零件，或者是模類硬件的，所以在比賽之前我們需要做的準(zhǔn)備。 5.1、電源模塊12V、9V、5V、3.3V較為常用，如果用電池那么還要考慮升壓塊，如果用一些必須負(fù)電壓供電的芯片，就還要把比如LM337做進(jìn)去。 5.2驅(qū)動模塊，電機(jī)驅(qū)動必備，也可以考慮準(zhǔn)備CMOS，步進(jìn)電機(jī)控制，繼電器電路也有涉及。 5.3各類傳感器模塊，至少得準(zhǔn)備尋跡光耦，霍爾傳感器（A04E）和磁鋼，光電槽和碼盤，避障的光電開關(guān)，趨光的光敏電阻或者光敏二極管，另外最好準(zhǔn)備些以前比賽中出現(xiàn)過的傳感器，比如接近開關(guān)，角度傳感器，超聲波等等。5.4信號處理模塊，比如光耦我們希望它出來的是開關(guān)量，但要不是就得加比較器，所以配合光耦，比較器模塊是必備的，信號回來需要放大，需要用到運(yùn)放，適當(dāng)準(zhǔn)備幾塊運(yùn)放的芯片； 5.5、