未来工程师规则

2017崇明区中小学生未来工程师大赛规则

一、承重结构

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。

1．项目简述：用规定的材料（ABS塑料杆）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．桥梁承重测试：

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）20cm，宽度在3 cm~6 cm之间。在桥梁结构的中心上方必须有一个承压平台，平台上必须标出三个承压点，分别位于：1）桥梁中心；2）中心偏右3cm；3）中心偏左4cm，三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40克，初中和高中组为70克。

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 cm×4 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，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．现场制作规则：

1）由赛场统一提供塑料型材，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。赛场提供塑料型材：小学组20克（4“L”+4“T”），中学组30

克（6“L”+6“T”）。要有结构设计图。制作时间1小时。

3）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）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。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。

2）总成绩为A%+B%。

图1.桥梁结构要求

图2.压力仪

图3.单片结构测试架

二、推车机器人（适用于小学生）

1．项目简述：设计和制作一个模仿人推车行走（两脚交替运动）的机器人，必须有一个可以至少容纳一只乒乓球的车斗。在规定的时间内运送的乒乓球越多越好。

2．参赛对象：适合小学生。个人项目。

3．现场制作：

1）必须使用赛场提供的材料，提供的材料为“创意模型”一套，A4卡纸1张。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A A（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。

4．测试场地：

见右图。

5．测试比赛：

1）推车机器人在出发区内放置乒乓球，一次放置数

量不限（总共10个），然后出发走向终点。

2）当机器人的全部越过终点线后，才可以卸掉乒乓

球。然后将机器人搬回出发区重新继续运送乒乓球。

3）跑道宽度为1米，如果机器人走出跑道，则必须

搬回出发区重新行走。

4）比赛时间为2分钟。允许比赛二轮，须连续进行。

5．评分：

1）搬运结束后终点区盒内的乒乓球数，越多越好。

2）如乒乓球数相同，再计完成的时间，越短越好。

3）以成绩最好一轮为最终得分。

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，机器人必须是用

“双脚”交替行走，不能使用轮子或类似轮子的方式进行驱动。

2．参赛对象：中小学生。个人项目。

3．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、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。

4．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。

5．测试比赛：

1）测试时间为100秒。

2）测试时，机器人一旦释放，就不能再去触碰它，一旦触碰，本轮测试成绩为零。

3）允许测试2次，以成绩最好一次计算得分。

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。

2）在规定时间里不能走完全程者，得分为：速度分+距离扣分。距离扣分的计算：以离终点距离每一格加10秒。

四、爬电缆机器人（适用于中、小学生）

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。

2．参赛对象：小学生和中学生。个人项目。

3．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。

4．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5～6mm，两线（中心）相距8cm。电缆线中间会有所下垂。

5．测试比赛：

1）测试时间为100秒。

2）测试时，机器人一旦释放，就不能再去触碰它，一旦触碰，本轮测试成绩为零。

3）允许测试2次，以成绩最好一次计算得分。

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。

2）在规定时间里不能走完全程者，得分为：速度分+距离扣分。距离扣分的计算：以离终点距离每20cm加10秒。

五、游泳机器人（适用于中学生）

1．项目简述：制作一个在水中能模仿人或鱼运动的机器人，如类似人自由泳那样双手交替摆动或类似鱼鳍或鱼尾进行游动的方式。不能用旋转的叶轮进行运动。

2．参赛对象：中学生。个人项目。

3．现场制作：

1）赛场提供

“创意模型”一套，KT板（30cm×45cm）1块，0.5mm厚塑料写字垫板1块（1 0cm×10cm），大回形针4枚。不允许自带材料。

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220V交流电源。

4）制作时间为2小时。时间到，游泳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。

4．测试场地：场地水池的尺寸为长200cm、宽20 cm、深10 cm。

5．测试比赛：

1）测试时间为1分钟。

2）游泳机器人运动过程中不能有任何外力干预，否则此轮得分无效。

3）比赛可以进行二轮。

6．评分：

根据游泳机器人到达终点的时间进行评分，所花时间越短越好。

五、云霄飞车（适用于中小学生）

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二根轨道，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，直至它到达该轨道的终点。第二颗钢珠到达终点的时间越接近指定值越好。2．参赛对象：适合中小学生，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）轨道必须完成三个规定动作：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，一个向上4cm（两点高度差为4cm，水平方向间距不限）的飞跃。三个规定动作可以设置在任意轨道上完成，顺序不限；

3）第一根轨道的末端和第二根轨道的始端之间要有一个装置，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），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）；

4）第二根轨道的终点必须在距离底板3 cm高处，要有一个围边便于收集钢珠（围边不是任务必须的，但有利于收集钢珠）；

5）2根轨道必须建筑在一个长90cm、宽50cm的平板上；

6）轨道的构建必须用规定的材料(木质底板、PVC电线管、轨道塑料管、轨道卡和连接件)，包括任何保护装置，都不能用其他材料；

7）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；

8）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10-18秒。

9）小学生比赛只要一根轨道，规定动作是：一个直径大于20cm的竖直平面的360°迴转、一个水平飞跃。动作规则与中学生相同。

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）工具和粘结材料自备。钢珠自备，钢珠的直径为16mm。

3）钢珠运行的指定时间在比赛现场公布，时间区间为10-18秒。

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）在整个滑行过程中，不得再碰钢珠，以及不能施加任何能够引起钢珠改变运动状态的外力，否则该轮测试视作失败；

3）钢珠没能到达轨道末端就翻出轨道，则此轮测试视作失败；

4）如果钢珠在轨道上停止不动达3秒，则此轮测试视作失败；

5）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。

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）比赛得分：到达终点时，所用时间与规定时间之间的差值，以秒为单位，精确到小数后2位，此差值越小越好。在分数相同的情况下，取决于设计报告得分；

2）设计奖评价：（区赛不需要）

a)有设计图纸和相关说明；

b)图纸和说明规范程度；

c)实际搭建的图片（比赛结束后7天之内上传到邮箱：fe.sh@https://www.360docs.net/doc/6514761487.html,有效）

3）比赛得分第一名将获得“未来工程师团队”称号（在中学生组中产生）。

图．云霄飞车任务要求示意图