第十五届上海未来工程师大赛崇明区赛规则.DOC

1、第十五届上海未来工程师大赛崇明区赛 3第十五届上海未来工程师大赛崇明区赛规则仿生机器人竞技机器人这个词的诞生一开始就具有仿生含义，而人类追求的机器人终极目标就是创造出像人一样且比人更强大的机器。机器人仿生主要是模仿人或动物的思维与肢体结构从事类人活动，这是一项极具挑战、动人心弦的人造“人”事业，也将是未来工程师为之奋斗的事业。现在让我们先从简易的仿生机器人做起，在动手做中学习技术，在试验当中寻求创新，从中去感悟技术之魅力。知识与能力：仿生学、机械运动机构、简单电路、齿轮变速传动、创意设计、制作技巧。比赛规则一、扫雷机器人（适用于小学组）1项目简述：设计和制作一个模仿 动物的四脚行走（两脚交替运

2、动） 机器人， 机器人在规定时间内尽可能多的将地上的垃圾（回形针）移到界外。活动分竞技比赛与现场制作两部分。2参赛对象：适合小学生。个人项目。3. 竞技比赛：1）竞技比赛的机器人是事先完成的，可以用任何材料进行制作，但只能有一个电动机。机器人的长宽尺寸为 20cm20cm。2）比赛时间 1 分钟，在规定时间内机器人可以反复进入界内收集回形针。3）机器人的整体走出界外，学生可以用手帮助机器人移除回形针，并再次进入界内。4）如机器人在界内发生故障，学生可以将它拿到界外，进行修理并可继续比赛（在规定时间内）。此时必须在界外出发，机器人携带的回形针必须放回界内。5）允许比赛二轮，必须连续进行。4现场制

3、作：1）必须使用赛场提供的材料，提供的材料 为“ 创意模型”一套，一段 10cm 长的磁性塑胶带。裁判有权没收一切自带 的材料。 电动机不得更换或改装。2）电源规定为 2节 AA（5#，电压 1.5V）电池。 比赛电池由赛场提供。3）工具自备，粘结材料自备。赛场不提供 220 交流电源。4）制作时间为 2 小时。时间到，机器人将由裁判封存，直到比赛时方可取回。5）制作时间内只能在自己的工作台上试验，不能到比赛场地上试验。6）在 30 秒时间内移出界外的回形针越多越好。允许比赛二轮，必须连续进行。5测试场地：见右图。6评分：1）竞技比赛机器人和现场制作机器人移出界外总的回形针数，越多越好。2）分

4、别以成绩最好一轮为最终得分。第十五届上海未来工程师大赛崇明区赛 43）在回形针数相同的情况下，再以完成任务的时间进行排序。二、横杆投弹机器人（适用于小学组）1项目简述：制作一个能爬横杆的机器人，并能 够在终点处 自动投弹。机器人必须采用双“手”交替运动的机构，轮式运动方式不被允许。活动分竞技比赛与现场制作两部分。2参赛对象：适合小学生。个人项目。3. 竞技比赛：1）竞技比赛的机器人是事先完成的，可以用任何材料进行制作，但只能有一个电动机。机器人的长宽尺寸为 20cm20cm。2）机器人在行进过程中释放一颗玻璃球投入目标区得分，玻璃球自备。3）机器人在行走过程中不能有任何人为干预，包括投掷玻璃球

5、。4）机器人必须在规定时间内到达终点。比赛时间 1 分钟。5）如机器人在行进过程中发生故障，则此轮比赛结束。如果已将玻璃球投入目标区，则可得目标分。6）允许比赛二轮，必须连续进行。4现场制作：1）必须使用赛场提供的材料（包括投弹装置），提供的材料为“创意模型”一套，卡纸 1张，竹签 1 根（长度大于 10 厘米），橡筋圈 1 根，回形针 1 枚。裁判有权没收一切自带的材料。不得更换过改装电动机。2）电源规定为 2节 AA（5#，电压 1.5V）电池。 比赛电池由赛场提供。3）工具自备，赛场不提供 220 交流电源。粘合材料自 备。4）投弹时机器人的任何部分仅可以触碰“终点板”（如 4 所述）。

6、5）制作时间为 2 小时。时间到，机器人将由裁判封存，直到比赛时方可取回。6）制作时间内允许在场地上试验，但必 须听从裁判的安排。7）机器人测试时间为 1 分钟。允许比赛二轮，必须连续进行。5 测试场地：测试场地如图所示，横杆高度离地 60cm，横杆长度为 200cm。在终点有一块宽20cm，高 30cm 的板，可利用该板来完成弹子的投放。目标区域 A 为竞技比赛机器人目标得分区，目标区域 B 为现场制作机器人目标得分区，尺寸为 30cm30cm，一端靠终点。起点线距离立柱 20 cm。第十五届上海未来工程师大赛崇明区赛 56评分：1）目标分：竞技比赛中机器人将玻璃球投入目标区的得分+现场制作

7、机器人的目标得分。投中目标区，得分为 0，未投中目标区得分为 30。2）速度分：竞技比赛中机器人到达终点的时间+现场制作机器人到达终点的时间。以秒为单位，小数后 2 位有效。3）如果在规定时间内不能到达终点，则此轮的目标分+时间分为 100。4）允许比赛 2 次，以成绩最好一次 计算得分。5）总得分为：目标分+速度分。三、步行爬阶梯机器人（适用于中小学生）1项目简述：设计和制作一个 “步行机器人”，它能 够沿着阶梯爬上一个斜坡，机器人必须是 “双脚”交替行走，不能用轮或类似轮的方式进行驱动。活动分竞技比赛与现场制作两部分。2参赛对象：中小学生。个人项目。3. 竞技比赛：1）竞技比赛的机器人是事

8、先完成的，可以用任何材料进行制作，但只能有一个电动机。机器人的长宽尺寸为 30cm20cm。2）机器人在出发时前脚在第一台阶上；到达终点时，机器人的前脚必须在最后一节台阶上，并触碰终点档板。3）机器人在行走过程中不能有任何人为干预。4）机器人必须在规定时间内到达终点。比赛时间 1 分钟。5）如机器人在行进过程中发生故障，则此轮比赛结束。但可获阶梯得分。6）允许比赛二轮，必须连续进行。4现场制作：1）必须使用赛场提供的“创意模型”套材，参赛者可以自带附加材料，但必须是未经加工的。如有明显的加工痕迹，裁判有权没收这些材料。2）电源规定为 2节 AA（5#，电压 1.2-1.5V）电池。比赛电池由赛

9、场提供 。3）工具、粘合剂自备，赛场不提供交流电源。4）制作时间为 2 小时。时间到，机器人将由裁判封存，直到比赛时方可取回。5）制作时间内允许在场地上试验，但必 须听从裁判的安排。6）比赛规则同竞技比赛 2-6。第十五届上海未来工程师大赛崇明区赛 65测试场地：测试是在一个阶 高 1.5cm、台 阶平面长 10cm、宽 15cm，共有 16 个台阶的跑道上进行。阶梯的两边有挡板。6评分：1）机器人走完全程，则得分为 速度分。以秒 为单位，小数后 2 位有效。竞技比赛机器人速度分+现场制作机器人速度分。2）机器人在规定时间内不能到达终点，则速度分为：60+台阶得分。3）台阶得分：每相差一阶加

10、5 分，最多 70 分。4）分别以成绩最好一轮为最终得分。四、爬电缆机器人（适用于中、小学组）1项目简述：设计和制作一个 “爬电缆机器人”，它能 够沿着悬挂在空中的两根平行电缆进行攀爬，机器人必须用“手“ 或“脚”模仿人或动物的运动方式进行攀爬。不能用轮或类似轮的方式进行驱动。竞技比赛机器人还要在终点释放一颗玻璃球进入目标区。活动分竞技比赛与现场制作两部分。2参赛对象：小学生和中学生。个人项目。3. 竞技比赛：1）竞技比赛的机器人是事先完成的，可以用任何材料进行制作，但只能有一个电动机。机器人的长宽尺寸为 30cm20cm。2）机器人在到达终点时，必须设防一颗玻璃球到目标区，获得目标得分。3）

11、机器人在行走过程中不能有任何人为干预（包括释放玻璃球）。4）机器人必须在规定时间内到达终点。比赛时间 1 分钟。5）如机器人在行进过程中发生故障，则此轮比赛结束。6）允许比赛二轮，必须连续进行。4现场制作：1）必须使用赛场提供的“创意模型”套材，参赛者可以自带附加材料，但必须是未经加工的。如有明显的加工痕迹，裁判有权没收这些材料。2）电源规定为 2节 AA（5#，电压 1.2-1.5V）电池。 比赛电池由赛场提供。3）工具以及粘结材料自备，赛场 不提供交流电源。4）制作时间为 2 小时。时间到，机器人将由裁判封存，直到比赛时方可取回。5）制作时间内允许在场地上试验，但必 须听从裁判的安排。6）

12、现场制作的机器人不需要投掷玻璃球。7）其它规则与竞技比赛规则 36 相同。5测试场地：在一个金属框架上并行拴着两根 电缆线， 电缆线 直径在 56mm，两线（中心）相距 8cm。电缆线中间会有所下垂。在终点有一块档板，档板下方有一个目标区。第十五届上海未来工程师大赛崇明区赛 76 评分：1）目标分：竞技比赛中机器人将玻璃球投入目标区的得分+现场制作机器人的目标得分。投中目标区，得分为 0，为投中目标区得分为 30。2）速度分：竞技比赛中机器人到达终点的时间+现场制作机器人到达终点的时间。以秒为单位，小数后 2 位有效。3）如果在规定时间内不能到达终点，则此轮的目标分+时间分为 100。5）总得

13、分为：目标分+速度分。五、爬直杆机器人（适用于中学组）1项目简介：设计和制作一个能爬垂直杆子的机器人，它必须类似于人或动物爬杆的原理往上爬行，而不能采用任何轮式的运动机构。活动分竞技比赛与现场制作两部分。竞技比赛机器人还必须携带 100 克重的砝码。2参赛对象：适用中学生。个人项目。3. 竞技比赛：1）竞技比赛的机器人是事先完成的，可以用任何材料进行制作，但只能有一个电动机。机器人的长宽尺寸为 30cm20cm。2）机器人出发时必须携带 100 克重的砝码。3）机器人出发时必须在起点线下方，起点区长 30cm。机器人到达终点时必须完全在终点线上方，终点区长 30cm。4）机器人在行走过程中不能

14、有任何人为干预。5）机器人必须在规定时间内到达终点。比赛时间 1 分钟。6）如机器人在行进过程中发生故障，则此轮比赛结束。但可获距离得分。7）允许比赛二轮，必须连续进行。4现场制作：1）必须使用赛场提供的“创意模型”套材，参赛者可以自带附加材料，但必须是未经加工的。如有明显的加工痕迹，裁判有权没收这些材料。2）电源规定为 2节 AA（5#，电压 1.2-1.5V）电池。 比赛电池由赛场提供。3）工具自备，赛场不提供交流 电源。4）制作时间为 2 小时。时间到，机器人将由裁判封存，直到比赛时方可取回。5）制作时间内允许在场地上试验，但必 须听从裁判的安排。6）测试规则同“竞技比赛”规则 3-7。

15、5测试场地：测试的直杆外径为 2cm，材质为 PVC 水管，高度为 2m。6评分：1）时间分：在规定时间内走完全程者，得分为：竞技比赛机器人的完成时间+现场制作机器人完成时间。以秒为单位，小数后 2 位有效。第十五届上海未来工程师大赛崇明区赛 82）如果不能携带重物的机器人将在得分中加 20（秒）。3）在规定时间内如果不能走完全程，则得分为：60（秒）+距离罚分。罚分的计算：每 20 厘米加 10（秒）。横梁承重一根杆很容易折断，而将若干根杆按照一定的原理进行构建，其承受力将会成倍增加而力大无比。结构永远是工程设计的一个主题，形形色色的桥梁结构就是工程师们智慧的结晶。未来的建设需要不断创新的结

16、构，这就需要未来工程师从小做起，在动手做中学习原理，在动手做中探索未知，在动手做中尝试创造。知识与能力：结构力学、结构设计、制作技巧。比赛规则1 项目简述：用桐木条构建一架横梁结构，该结构必须能够架设在两个相距一定距离的桥墩上，并进行承重测试。2 参赛组队：分小学、初中和高中组，每队由 2 名学生组成。比赛分“横梁承重测试”和“现场制作”二个部分。3 横梁承重测试：1） 横梁结构：如图 1 所示，横梁的全部必须在桥墩平面之上，最高点不得超过（与桥墩平面的距离）16cm，宽度在 3 cm6 cm 之间。在桥梁结构的中心上方必须有一个承压平台，平台上必须标出 2 个承压点，分别位于：（1）中心偏右

17、 3cm；2）中心偏左 5cm，二个承压点在相同水平面上，且不得低于 5cm（距桥墩平面）。完成后的横梁结构的长度小学组必须大于 30cm，中学组必须大于 42 cm。结构重量不得超过规定值，既小学组为 30 克，初中和高中组为 50 克。桐木条截面尺寸为3mm3mm.2） 事先做好，一次测试完成。3） 压力仪：如图 2 所示，压力仪产生一个由上往下的压力，压力仪与横梁结构接触的是一个 4 cm4 cm 的平板（呈水平状态），测试时平板中心与承压点对齐。4） 承压点的确定：测试开始时由抽签决定承压点（仅 2 点：偏左或偏右），所有参赛队都在同一个承压点进行测试。5） 承重测试：测试时由参赛队将

18、结构放置在桥墩上，不能用任何物品（如胶带等）对结构进行固定。然后有学生自己施压测试。加载时间不得超过 3 分钟。6） 承重成绩计算 A：得分结构承受的有效重量（ Kg） 结构的重量(g)。比值越大越好。4 现场制作：1） 由赛场统一提供桐木条，小学组 20 克，中学组 40 克。不得用自带的材料。粘合剂自带。2） 制作一个单片横梁结构，其结构要和承重的结构基本一致，但最大厚度不得大于8mm。制作时间 1 小时。第十五届上海未来工程师大赛崇明区赛 93） 制作结束后，贴上标签，写上参赛编号和学校名，裁判验收后存放在制定地点。制作时请务必带上防护眼镜。4） 制作完成 2 小时后进行承重测试。测试放

19、在一个测试装置内进行，承重点经抽签后决定。5） 测试装置和测试：如图 3 所示，将单片结构夹在其中保持结构不产生扭曲，在承重点施加压力。施压时匀速缓慢加压，突然增加加压力度视为违规操作，将取消测试成绩。6） 承重成绩计算 B：得分结构承受的有效重量（ Kg）结构的重量(g)。比值越大越好。5 总成绩计算：1） 横梁承重测试:最高的承重成绩 A 为 100 分，得到 A%，其余成绩以此进行百分化。2） 现场制作测试:最高的承重成绩 B 为 100 分，得到 B%，其余成绩以此进行百分化。3） 总成绩为 A%+B%。附:承重侧视图单片横梁测试架:16cm图 1.横梁承重测试图自动加载第十五届上海未

20、来工程师大赛崇明区赛 10图 2.单片结构测试架云霄飞车云霄飞车是一项非常刺激的游戏，它令人跃跃欲试，也令人胆战心惊，使人倍感重力的魅力。云霄飞车的设计完美体现了科学、技术、工程、数学的结合，是对工程师智慧的挑战。知识与能力：力学、数学、结构设计、可靠性设计、制作技能、团队协作。比赛规则1 项目简述：用给定的材料设计和制作三根轨道，让一颗钢珠从一根轨道的顶部释放，然后使钢珠在重力的作用下下滑，并用它去引发第二根轨道上的钢珠滚动，此钢珠在到达轨道终点时将被一个装置提升到规定的高处，然后再滑向第三根轨道。此外钢珠还要完成一个垂直大回旋和一个飞跃。第二颗钢珠到达终点的时间越接近指定值越好。2 参赛对

21、象：适合中学生，由 3 名学生组成一个团队。3 轨道设计：1） 第一根轨道的起点端的高度必须为 90cm（钢珠与底板的距离） ，起点端必须有一个能使钢珠静止的机构（或平台） ，在释放钢珠时不能施以额外的有利钢珠滑行的外力；2） 第一根轨道的末端和第二根轨道的始端之间要有一个连锁触发装置，当来自第一根轨道的钢珠作用于该装置时，必须触发第二根轨道上的钢珠开始滑动。触发装置可以是任意形式的（包括电子类） ，材料不限，但不能有可控的时间延迟功能（既不能通过调节装置来改变钢珠的滑行时间） ；3） 当第二根轨道上的钢珠到达终点后，将要有一个装置将该钢珠提升到至少 50cm 的高处，然后自动滑到第三根轨道；

22、提升装置可以利用任何技术和材料。4） 钢珠在轨道上必须完成二个规定动作：一个直径大于 20cm 的竖直平面的 360迴转，一个跨距为 10cm 的等高点的飞跃。二个规定动作可以设置在任意轨道上完成，顺序不限；两夹板间距8cm第十五届上海未来工程师大赛崇明区赛 115） 第三根轨道的终点必须在距离底板 5 cm 高处，并在轨道末端有一个收集钢珠的盒子，必须使钢珠进入盒子。终点必须是固定的，不能在轨道上任意移动；6） 三根轨道必须建筑在一个长 90cm、宽 50cm 的平板上；7） 轨道的构建必须用规定的材料（木质底板、PVC 电线管、线管转接口、轨道塑料管、轨道卡和连接件） ，包括任何保护装置，

23、都不能用其他材料（如纸杯等） ；8） 上述制作轨道的材料自备，但必须是零件，不能有事先做好的结构；9） 钢珠的连锁触发装置和提升装置可以事先做好。10） 从第一颗钢珠出发到第二颗钢珠到达终点，要求的时间区间为 15-30 秒。4 现场搭建：1） 必须有一份完整的设计图纸和说明，并根据现场宣布的钢珠滑行时间修订设计数据，图纸上必须标有尺寸。2） 赛场提供“云霄飞车轨道支架”一套（包括每队 10 米的 PVC 管） ，木质地板自备（上面可以事先安装好 PVC 管底座） ，工具和粘结材料自备，允许使用电池式的热胶枪（现场不提供 220V 交流电） 。连锁触发装置和提升装置自备。钢珠自备，钢珠的直径为

24、 14mm。除此之外不得使用其他材料。3） 钢珠运行的指定时间在比赛现场公布。4） 搭建时间为 3 小时。5 测试：1） 释放钢珠（或用手指轻推轨道顶端平台上的钢珠）使其滑下；2） 一个成功的滑行是指钢珠从起点出发直至终点，不能有任何人为的干预。如果钢珠在某处出现滑行故障（如脱轨或停止不动） ，则定义此轮滑行不成功，但可以通过人为干预使钢珠继续滑行得分。如钢珠在某处脱轨，则可以人为将钢珠重新放到脱轨处继续后面的滑行；如无法完成规定任务，则可以人为将钢珠放在失败的规定任务后的轨道上继续滑行。以上两种情况都将受到罚分处理。一旦出现人为干预，不再计算时间得分，但时间不暂停，一轮时间为 2 分钟。3）

25、 允许进行三轮测试（第一轮大循环，第 2、第 3 轮连续进行） ，取最好的一轮为比赛成绩。4）6 项目报告书：参赛团队必须提交项目报告书，报告书格式见附件。7 评价：1） 规定动作得分：四个规定动作（垂直大回旋、飞跃、触发、提升）每个得 10 分，共计 40 分。2） 罚分：a）规定任务失败，将受到任务不得分处罚；b）每一次脱轨扣罚 5 分。3） 成功滑行到终点，则所用时间与规定时间之间的差值越小越好，以秒为单位，精确到小数后 2 位。在分数相同的情况下，取决于设计报告得分；4） 不成功滑行不再计算时间分，得分为：任务分罚分。5） 比赛得分第一名将获得“未来工程师团队”称号。第十五届上海未来工程师大赛崇明区赛 12图云霄飞车任务要求示意图