未來工程師規(guī)則

1、2017崇明區(qū)中小學生未來工程師大賽規(guī)則一、承重結構一根桿很容易折斷，而將若干根桿按照一定的原理進行構建，其承受力將會成倍增加而力大無比。結構永遠是工程設計的一個主題，形形色色的橋梁結構就是工程師們智慧的結晶。未來的建設需要不斷創(chuàng)新的結構，這就需要未來工程師從小做起，在動手做中學習原理，在動手做中探索未知，在動手做中嘗試創(chuàng)造。知識與能力：結構力學、結構設計、制作技巧。1 項目簡述：用規(guī)定的材料（ABS塑料桿）構建一架橫梁結構，該結構必須能夠架設在兩個相距一定距離的橋墩上，并進行承重測試。2 參賽組隊：分小學、初中和高中組，每隊由2名學生組成。比賽分“橫梁承重測試”和“現(xiàn)場制作”二個部分。3 橋

2、梁承重測試：1） 橫梁結構：如圖1所示，橫梁的全部必須在橋墩平面之上，最高點不得超過（與橋墩平面的距離）20cm，寬度在3 cm6 cm之間。在橋梁結構的中心上方必須有一個承壓平臺，平臺上必須標出三個承壓點，分別位于：1）橋梁中心；2）中心偏右3cm；3）中心偏左4cm，三個承壓點在相同水平面上，且不得低于5cm（距橋墩平面）。完成后的橫梁結構的長度小學組必須大于30cm，中學組必須大于42 cm。結構重量不得超過規(guī)定值，既小學組為40克，初中和高中組為70克。2） 事先做好，一次測試完成。3） 壓力儀：如圖2所示，壓力儀產生一個由上往下的壓力，壓力儀與橫梁結構接觸的是一個4 cm×

3、4 cm的平板（呈水平狀態(tài)），測試時平板中心與承壓點對齊。4） 承壓點的確定：測試開始時由抽簽決定承壓點，所有參賽隊都在同一個承壓點進行測試。5） 承重測試：測試時由參賽隊將結構放置在橋墩上，不能用任何物品（如膠帶等）對結構進行固定。然后有學生自己施壓測試。加載時間不得超過3分鐘。6） 承重成績計算A：得分結構承受的有效重量（Kg）÷結構的重量(g)。比值越大越好。4 現(xiàn)場制作規(guī)則：1） 由賽場統(tǒng)一提供塑料型材，不得用自帶的材料。粘合劑自帶。2） 制作一個單片橫梁結構，其結構要和承重的結構基本一致，但最大厚度不得大于8mm。賽場提供塑料型材：小學組20克（4“L”+4“T”），中學組

4、30克（6“L”+6“T”）。要有結構設計圖。制作時間1小時。3） 制作結束后，貼上標簽，寫上參賽編號和學校名，裁判驗收后存放在制定地點。制作時請務必帶上防護眼鏡。4） 制作完成2小時后進行承重測試。測試放在一個測試裝置內進行，承重點經抽簽后決定。5） 測試裝置和測試：如圖3所示，將單片結構夾在其中保持結構不產生扭曲，在承重點施加壓力。施壓時勻速緩慢加壓，突然增加加壓力度視為違規(guī)操作，將取消測試成績。6） 承重成績計算B：得分結構承受的有效重量（Kg）÷結構的重量(g)。比值越大越好。5 總成績計算：1） 最高的承重成績A為100分，得到A%，其余成績以此進行百分化。最高的承重成績B

5、為100分，得到B%，其余成績以此進行百分化。2） 總成績?yōu)锳%+B%。圖1.橋梁結構要求圖2.壓力儀圖3.單片結構測試架二、推車機器人（適用于小學生）1項目簡述：設計和制作一個模仿人推車行走（兩腳交替運動）的機器人，必須有一個可以至少容納一只乒乓球的車斗。在規(guī)定的時間內運送的乒乓球越多越好。2參賽對象：適合小學生。個人項目。3現(xiàn)場制作：1）必須使用賽場提供的材料，提供的材料為“創(chuàng)意模型”一套，A4卡紙1張。裁判有權沒收一切自帶的材料。電動機不得更換或改裝。2）電源規(guī)定為2節(jié)AA（5#，電壓1.5V）電池。比賽電池由賽場提供。3）工具自備，粘結材料自備。賽場不提供220交流電源。4）制作時間為

6、2小時。時間到，機器人將由裁判封存，直到比賽時方可取回。5）制作時間內只能在自己的工作臺上試驗，不能到比賽場地上試驗。4測試場地：見右圖。5測試比賽：1）推車機器人在出發(fā)區(qū)內放置乒乓球，一次放置數(shù)量不限（總共10個），然后出發(fā)走向終點。2）當機器人的全部越過終點線后，才可以卸掉乒乓球。然后將機器人搬回出發(fā)區(qū)重新繼續(xù)運送乒乓球。3）跑道寬度為1米，如果機器人走出跑道，則必須搬回出發(fā)區(qū)重新行走。4）比賽時間為2分鐘。允許比賽二輪，須連續(xù)進行。5評分： 1）搬運結束后終點區(qū)盒內的乒乓球數(shù)，越多越好。 2）如乒乓球數(shù)相同，再計完成的時間，越短越好。 3）以成績最好一輪為最終得分。三、步行爬階梯機器人（

7、適用于中小學生）1項目簡述：設計和制作一個“步行機器人”，它能夠沿著階梯爬上一個斜坡，機器人必須是用 “雙腳”交替行走，不能使用輪子或類似輪子的方式進行驅動。2參賽對象：中小學生。個人項目。3現(xiàn)場制作：1）必須使用賽場提供的“創(chuàng)意模型”套材，參賽者可以自帶附加材料，但必須是未經加工的。如有明顯的加工痕跡，裁判有權沒收這些材料。2）電源規(guī)定為2節(jié)AA（5#，電壓1.2-1.5V）電池。比賽電池由賽場提供。3）工具、粘合劑自備，賽場不提供交流電源。4）制作時間為2小時。時間到，機器人將由裁判封存，直到比賽時方可取回。5）制作時間內允許在場地上試驗，但必須聽從裁判的安排。4測試場地：測試是在一個階高

8、1.5cm、臺階平面長10cm、寬15cm，共有16個臺階的跑道上進行。階梯的兩邊有擋板。5測試比賽：1）測試時間為100秒。2）測試時，機器人一旦釋放，就不能再去觸碰它，一旦觸碰，本輪測試成績?yōu)榱恪?）允許測試2次，以成績最好一次計算得分。6評分：1）機器人走完全程，則得分為速度分。以秒為單位，小數(shù)后2位有效。2）在規(guī)定時間里不能走完全程者，得分為：速度分+距離扣分。距離扣分的計算：以離終點距離每一格加10秒。四、爬電纜機器人（適用于中、小學生）1項目簡述：設計和制作一個“爬電纜機器人”，它能夠沿著懸掛在空中的兩根平行電纜進行攀爬，機器人必須用“手“或“腳”模仿人或動物的運動方式進行攀爬。不

9、能用輪或類似輪的方式進行驅動。2參賽對象：小學生和中學生。個人項目。3現(xiàn)場制作：1）必須使用賽場提供的“創(chuàng)意模型”套材，參賽者可以自帶附加材料，但必須是未經加工的。如有明顯的加工痕跡，裁判有權沒收這些材料。2）電源規(guī)定為2節(jié)AA（5#，電壓1.2-1.5V）電池。比賽電池由賽場提供。3）工具以及粘結材料自備，賽場不提供交流電源。4）制作時間為2小時。時間到，機器人將由裁判封存，直到比賽時方可取回。5）制作時間內允許在場地上試驗，但必須聽從裁判的安排。4測試場地：在一個金屬框架上并行拴著兩根電纜線，電纜線直徑在56mm，兩線（中心）相距8cm。電纜線中間會有所下垂。5測試比賽：1）測試時間為10

10、0秒。2）測試時，機器人一旦釋放，就不能再去觸碰它，一旦觸碰，本輪測試成績?yōu)榱恪?）允許測試2次，以成績最好一次計算得分。6評分：1）機器人走完全程，則得分為速度分。以秒為單位，小數(shù)后2位有效。2）在規(guī)定時間里不能走完全程者，得分為：速度分+距離扣分。距離扣分的計算：以離終點距離每20cm加10秒。五、游泳機器人（適用于中學生）1項目簡述：制作一個在水中能模仿人或魚運動的機器人，如類似人自由泳那樣雙手交替擺動或類似魚鰭或魚尾進行游動的方式。不能用旋轉的葉輪進行運動。2參賽對象：中學生。個人項目。3現(xiàn)場制作：1）賽場提供 “創(chuàng)意模型”一套，KT板（30cm×45cm）1塊，0.5mm厚

11、塑料寫字墊板1塊（10cm×10cm），大回形針4枚。不允許自帶材料。 2）電源規(guī)定為2節(jié)AA（5#，電壓1.2-1.5V）電池。比賽電池由賽場提供。3）工具以及粘結材料自備，賽場不提供220V交流電源。4）制作時間為2小時。時間到，游泳機器人將由裁判封存，直到比賽時方可取回。5）制作時間內允許在場地上試驗，但必須聽從裁判的安排。4測試場地：場地水池的尺寸為長200cm、寬20 cm、深10 cm。5測試比賽：1）測試時間為1分鐘。2）游泳機器人運動過程中不能有任何外力干預，否則此輪得分無效。3）比賽可以進行二輪。6評分：根據(jù)游泳機器人到達終點的時間進行評分，所花時間越短越好。五、云

12、霄飛車（適用于中小學生）云霄飛車是一項非常刺激的游戲，它令人躍躍欲試，也令人膽戰(zhàn)心驚，使人倍感重力的魅力。云霄飛車的設計完美體現(xiàn)了科學、技術、工程、數(shù)學的結合，是對工程師智慧的挑戰(zhàn)。知識與能力：力學、數(shù)學、結構設計、可靠性設計、制作技能、團隊協(xié)作。比賽規(guī)則1 項目簡述：用給定的材料設計和制作二根軌道，讓一顆鋼珠從一根軌道的頂部釋放，然后使鋼珠在重力的作用下下滑，并用它去引發(fā)第二根軌道上的鋼珠滾動，直至它到達該軌道的終點。第二顆鋼珠到達終點的時間越接近指定值越好。2 參賽對象：適合中小學生，由3名學生組成一個團隊。3 軌道設計：1） 第一根軌道的起點端的高度必須為90cm（鋼珠與底板的距離），起

13、點端必須有一個能使鋼珠靜止的機構（或平臺），在釋放鋼珠時不能施以額外的有利鋼珠滑行的外力；2） 軌道必須完成三個規(guī)定動作：一個直徑大于20cm的豎直平面的360°迴轉，一個跨距為10cm的等高點的飛躍，一個向上4cm（兩點高度差為4cm，水平方向間距不限）的飛躍。三個規(guī)定動作可以設置在任意軌道上完成，順序不限；3） 第一根軌道的末端和第二根軌道的始端之間要有一個裝置，當來自第一根軌道的鋼珠作用于該裝置時，必須觸發(fā)第二根軌道上的鋼珠開始滑動。觸發(fā)裝置可以是任意形式的（包括電子類），但不能有可控的時間延遲功能（既不能通過調節(jié)裝置來改變鋼珠的滑行時間）；4） 第二根軌道的終點必須在距離底板

14、3 cm高處，要有一個圍邊便于收集鋼珠（圍邊不是任務必須的，但有利于收集鋼珠）；5） 2根軌道必須建筑在一個長90cm、寬50cm的平板上；6） 軌道的構建必須用規(guī)定的材料(木質底板、PVC電線管、軌道塑料管、軌道卡和連接件)，包括任何保護裝置，都不能用其他材料；7） 上述制作軌道的材料自備，但必須是零件，不能有事先做好的結構；8） 從第一顆鋼珠出發(fā)到第二顆鋼珠到達終點，要求的時間區(qū)間為10-18秒。9） 小學生比賽只要一根軌道，規(guī)定動作是：一個直徑大于20cm的豎直平面的360°迴轉、一個水平飛躍。動作規(guī)則與中學生相同。4 現(xiàn)場搭建：1） 必須有一份完整的設計圖紙和說明，并根據(jù)現(xiàn)場宣布的鋼珠滑行時間修訂設計數(shù)據(jù)，圖紙上必須標有尺寸。2） 工具和粘結材料自備。鋼珠自備，鋼珠的直徑為16mm。3） 鋼珠運行的指定時間在比賽現(xiàn)場公布，時間區(qū)間為10-18秒。4） 搭建時間為3小時。5 測試：1） 釋放鋼珠（或用手指輕推軌道頂端平臺上的鋼珠）使其滑下；2） 在整個滑行過程中，不得再碰鋼珠，以及不能施加任何能夠引起鋼珠改變運動狀態(tài)的外力，否則該輪測試視作失?。?） 鋼珠沒能到達軌道末端就翻出軌道，則此輪測試視作失??；4） 如果鋼珠在軌道上停止不動達3秒，則此輪測試視作失??；5） 允許進行三輪測試（第一輪大循環(huán)，第2、第3輪連續(xù)進行），取最好的一輪為比