月球采矿车竞赛方案

创新工作坊工程训练综合能力竞赛2018-12-04 10:57:48

方案1:

时代瞬息万变,人类的足迹已经再次跨越了一千年。这是3017年,这是不平凡的一年。由于长期以来人类社会的高速发展,科技大关突破了一层又一层。

   

   惊人的智慧,没有上限的发展,似乎注定了会被远在其他星系的星球觊觎。三体,身为宇宙的霸主,早已盯上了人类的累积了上千万年的智慧与财富,打着维护宇宙和平的旗号——声称地球的发展已经影响了宇宙平衡,三体星球利用一个智子对地球的科技进行了全面的封锁。

  

   在生死存亡的关头,人类别无选择,经过反复的研究,发现该智子的破解密码就在月球的能量矿石之上。为了拯救地球,人类只好重新启动多年前被遗弃在月球上的采矿车……

•1.上坡终端安置五个大小相同、由隔板隔开的采矿区,每个采矿区内有一个矿石,其中,每个矿石的大小形状均不相同。根据采矿难度打分,共计40分(6+7+8+9+10=40)。•2.原先下坡路的大坑被取消,剩下的四大障碍各占10分,共计40分。•3.比赛中其他情况适当扣分;分数相同时,耗时少的获胜。



方案2

一:主题:月球车,属于你

二:任务背景:在极富挑战与个性的21世纪,智能革命刷新着你我的眼界,怀揣着对太空的憧憬和少年时代神话故事中对月亮的希冀,你我共同踏上征程,带着我们的月球车,一同在这模拟的世界里摸索矿物,对,这辆车只属于你,属于你的团队,带着你们对它个性化的设计,踏上我们的月球车之旅吧,来吧,朋友,让我们一起征战月球,追逐梦想,挖掘矿藏吧!

二:任务及分值设计

(1)跨越障碍(40);

每个障碍阶段10

2)模拟采矿(30);

3)创新设计(30

1.跨越障碍时创新点(如用机械臂支撑跨越障碍......

2.小车设计创新点(如配备摄像头,插国旗......

3.完成规定以外任务的创新点.(如在矿区插上国旗......

三:路段具体障碍设计及详细评分标准(40

1.水泥灰绕障碍路段

   1.赛道规格:0.8*1.3

   2.赛道俯视图

如下图,六个沙丘按如图放置于水泥层上。小车需绕过沙丘到达下一地貌。

3)赛道构造(剖视图)

(4).计分标准

        1)总分:10

        2)触碰沙丘:扣一分(按严重程度计算,扣3分则为直接摧毁沙丘)

        3)连贯性:扣一分(在沙丘前停止多于五秒则扣一分)

        4)评分考虑标准:所用时长,连贯程度,是否触碰沙丘。

(5)在该路段末尾有与后续细沙地相隔的木板,高于路面1cm,宽度1cm

2.坑洼路段

赛道类型:坑

一.规格

总长:0.8m

总宽:1.3m(可根据情况设计两个坑)

半径:0.4m

坡度:30 

材质:细小的沙子

注:坑底面为平面,其长度为0.4m

 

二.评分

任务评分标准:任务完成分2个阶段。第一小车顺利下坡,第二小车在平面底道上加上一定重物,完成上坡任务。

打分:1,不翻车情况下顺利下坡所得分值3

     2,从平面底道上加上一定重物,完成上坡任务所得分值5分。

 如图所示:

 

3.缓坡路段

一.目的

  为考察月球车对地形的适应能力,用沙土堆模拟月面突起让月球车通过

二.规格

  总长0.8m

  总宽1.3m

 

  12两条坡道,各宽0.65m,详情见图(角度可酌情更改)

 

 

 

三.具体内容:坡道主体侧视为等腰梯形,月球车将从一端上坡、平行、下坡,通过月球车对整个过称的完整度进行考察。为体现竞争性,下坡过程分为1.2两种赛道供选手选择,选第2赛道,则增加一定的分数。

四.评分标准

  本阶段总分10

  选手可根据自身能力选择赛道

选择1赛道(较简单):到达坡顶获得5分,未到达按所达最大路程占总路程的比例给分;下坡时不翻车获得2分,翻车酌情打分。(最高分得7分)

选择2赛道(较困难):到达坡顶获得8分,未到达按所达最大路程占总路程的比例给分;

下坡时不翻车获得2分,翻车酌情打分。(最高分得10分)

 

4.碎石子路段

1)赛道规格:0.8m*1.3m

2)赛道描述:其由众多形状、大小各异的碎石群构成,其中最大碎石的直径可达车轮的1.5倍左右,具体构成是在松软的水泥灰或者细沙上,放入疏松多孔的岩石、沙石或鹅卵石等。

3)评分规则:该赛道总分为10分,若途中翻车一次扣取5分,若途中车身颠簸比较严重者扣取2分,耗时过长者,扣取3分。

评分参考点:是否翻车,是否颠簸,所用时长。

4)理想俯视图:

5)理想剖视图

5.采矿路段

(1)矿区规格:0.4*1.3m

2矿物放置方式:

方案一:矿物放置地面上,取矿。

方案二:矿物埋在地下,在矿物储存地安置砝码,探索矿物,并取回

(4)具体描述:采矿过程中,到达采矿区域,每个月球车仅限采矿一次,返回过程中,月球车走额外设置的返程路段,需跨越一定障碍,并返回起点。

5)具体评定标准(30分):

一..采矿比(10-20分)采矿比=采矿质量/采矿时间,采矿一次其中时间是从采矿开始到回到起点,在采矿过程中矿石掉落,则扣分3分。

二.人为帮助(5分)月球车在此过程中,若翻车可用手扶,扶一次扣一分,若无手扶,5分得到。

三.评分参考点:采矿比,是否人为帮助,返程途中矿物掉落情况

6.返程路段:返程路段设计到障碍路段的左侧或者右侧,规格为3.2*0.3m

 

四:比赛流程

第一阶段:过障碍(40

第二阶段:采矿并返回(30
第三阶段:播放团队宣传视频,主讲人介绍小车创新点及团队工作流程等。(30

 

五:额外预想:

1.控制距离(10分)向评委提交月球车控制的范围并进行检测,基本范围为7m以内,基本分为5分,多1m,则多1分。

2.使用寿命(5分)若能完整走完此路程,则加5分,若中间电量耗完无法走完此路程,则5分失去。




方案3

一、竞赛规则:

在指定的比赛现场以抽签的方式决定各组比赛顺序,在指定的赛道上进行比赛(见“二.赛道设计”)。

每组比赛时间为15分钟,在15分钟内,比赛队伍要在遵守规则的前提下采取更多的矿石,以获得更高的分数。比赛结束后,根据各队伍得分高低进行排名:得分越高,排名越靠前;排名相同者进行加时比赛。

装置行进路线要求及计分规则如下

1、装置从起点出发,首先从矿物盛放框取出一块矿石,然后通过赛道到达终点,将矿石放到终点处的框里,然后返回起点:这称作一次成功的采矿。只有按照上述路线采到的矿石才计入成绩。

2、每次装置能且只能夹取一块矿石,超过的部分不计入成绩。

3、比赛场地上有两条难度不同的赛道可以选择,记为赛道1和赛道2。装置在成功采矿的过程中,每通过赛道1一次,得1分,每通过赛道2一次,得2分。在终点处有放两个尺寸不同的框,如果把矿石放入1号框,得0.5分,如果把矿石放入2号框,得1分。例如:某次装置成功采矿的路线为:起点—路线12号框—路线2—起点。那么这次成功采矿得到的分数为1+1+2=4分。

4、如果装置被困到场地中,参赛队员可以上场救援。救援后要将装置放回到起点,开始新一轮的采矿,其间计时不停止。

 

 

 

二、赛道设计

赛道设计图如下:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

左侧赛道为赛道1,上面的障碍物为圆柱体;右侧赛道为赛道2,上面的障碍物为圆柱坑。矿物是半径为4厘米的球体。




方案4

一、竞赛主题  

  深空探测是通过对月球、行星及其卫星、小行星、彗星以及太阳等天体的探测,帮助人类研究太阳系及宇宙的起源、演变和现状,认识地球环境的形成和演变,研究空间现象和地球自然系统之间的关系,寻找地外生命和研究生命的起源。月球作为地球的一颗固态卫星,是离地球最近的天体,也是人类进行深空探测的跳板。月球探测目的是为将来在月球上建造月球基地、月球天文台以及有效的利用月球资源做准备。为完成月球基地建造服务、月球航天员工作辅助、月球基地废弃物处置、月球基地运营维护、空间与月面运输系统、月面生产与制造(原位资源利用)、月球资源采样等项科学任务,需要构想满足月球探索和资源利用的各种类型的具有创意的月球采矿车。本次比赛希望通过学生自主设计、制作月球采矿车使之具有运输、分拣功能并且进行“采矿比赛”,加深对采矿车工业制造的理解。

二、参赛要求

 1)设计一种带有机械臂的装置,通过安装Android2.3操作系统的手机完成遥控,分别完成直行、上下坡、转弯、抓握、分拣这一系列动作。

 2)要求装置完成运输和分拣过程的所需能量均由2节3.7V1200mAh的5号电池完成,不可使用任何其他的能量来源。

 3)中心分别为每个竞赛组提供的标准件如下:手机一部、2台直流电机、4台舵机、2节3.7V1200mAh的5号电池、Φ2~Φ8光轴、电控部分以及各种轴承和螺钉(详细规格见附件2),其余零件要求由各参赛队成员在中心各工种开放区实操完成,超出中心设备加工能力的零件,由各组组长提出申请,经组委会审定由中心按照标准件给予提供。

 

三、参赛对象

  2017夏季学期制造工程实践课A组月球采矿车主题学生。以在A组同学中组成8人左右团队的形式参赛。

四、竞赛项目

  A、现场竞赛(60分)

  1)场地

  大小:2mX2m

  材料:报纸、乳胶、网球描述:用乳胶定型报纸,模仿月球表面粗糙地貌。整个场地(图1)为月球环形山的一部分,最高点20cm。(图1)左下角方框为“基地”(图2),比赛的出发点和分拣点。

0为出发点,12345分别对应:乒乓球、边长为5.5cm的塑料正方体魔方、易拉罐装啤酒(330ml)、网球、怡宝小瓶矿泉水(350ml)。参赛小车需要把物体放在“基地”对应的“分拣区”12345。
   2)车辆

  车辆长宽均不允许超过40cm,不限制高度。

  3)比赛细则

  从“基地”朝任意方向出发,将场地中5个物体按照从定点运送到“基地”指定位置,实现运输和分拣的功能。

  完成分拣的标准:网球放置到“基地”对应区域。若将放置于对应区域之后将网球推离对应区域,也算完成分拣。

  4)评分标准

  完成比赛的小组时间短者排名靠前。未完成“采矿任务”的小组以完成分拣的物体个数排名。未完成“采矿任务”并且完成分拣的物体的个数相同的小组以完成分拣最后一个物体的时间排名,时间短者排名靠前。翻车的处理方法:首次翻车“原地复活”,再次翻车从起点出发。持续计时。

  现场竞赛成绩排名,评定优秀队一名(60分),优良队四名(50分),良好队二名(40分)。

  5)赛制:因为各个国家主权意识非常强,所以每场由一个小组采矿。采矿顺序由赛前抽签决定。因为联合国有共同开发月球的决议,所以每个小组比赛最长时间为10分钟,若超时,立即强制停止该小车的比赛。超时但未完成“采矿任务”的参赛小车评分标准参见【4)评分标准】。

B、报告评分(40分)

 由竞赛评审组对每个参赛队提交的方案进行评阅,此项成绩满分为30分,其中结构设计报告10分,零件工艺设计报告10分,工程管理设计报告10分。

结构设计报告

 完整性要求:装置装配图1幅(A4),设计说明书1-2页(A4);

 正确性要求:传动原理与机构设计正确,选材和工艺合理;

 创新性要求:有独立的见解及创新设计思想;

 规范性要求:图纸表达完整,标注正确,文字描述准确清晰。

零件工艺设计报告

 按照中批量(500台/年)的生产纲领,自选作品车上一个比较复杂的零件,设计并提交工艺设计报告(A4)。

工程管理设计报告

 按照中批量(500台/年)对装置产品做生产工程管理方案设计(A4),要求目标明确,文件完整,计划合理,表达清楚。

 

四、附件

附件一:附图

 

1

2

3

4

0

5


(图二)


(图一)

附件二:标准件明细

舵机 4台,详细见实物;

小米手机一部;

电机2台,详细见实物;

3.7V1200mAh5号电池2节;

Φ2、Φ3、Φ4、Φ5、Φ6、Φ7及Φ8光轴各1米,各参赛组按需截取;

深沟球轴承明细

型号     内径    外径     厚度

618/2     2       5       1.5

618/3     3       7        2

618/4     4       9       2.5

618/5     5       11       3

618/6     6       13      3.5

618/7     7       14      3.5

618/8     8       16       4

602       2       7       2.8

603       3       9        3

604       4       12       4

605       5       14       5

606       6       17       6

607       7       19       6

608       8       22       7

M2~M8各种规格内六角螺钉和十字槽沉头螺钉以及M2~M8螺母和垫片。以上标准件除了电池、电机和舵机以外,如需特殊规格请上报各组的辅导老师,由中心集体采购。




方案5

  • 竞赛主题:

要求经过一定的前期准备后,完成一套符合本那个提要求的可运行装置,并在指定的比赛现场以竞争性的方式进行考核。每个参赛作品要提交相关的三份报告,分别是:结构设计报告,零件工艺设计报告以及工程管理设计报告。

 

  • 竞赛命题:

设计制作月球采矿车,并模拟月球采矿环境进行采矿实际操作。具体工作包括:

设计制造一辆月球采矿车,用手机APP控制其运动,在月球模拟环境中,将“矿石”采集并放入指定收集区域。

中心分别为每个竞赛组提供的标准件如下:……

 

  • 竞赛项目:

a.      现场竞赛(60分)

在模拟月球的环境中,用月球采矿车进行采矿操作。

竞赛分为两个阶段

一阶段(30分):范围内放有一定数量的矿石”,规定时间内,由参赛采矿车进行竞争采矿比赛,按照采得矿石的数量进行排序,分胜负。

二阶段(30分):采集规定数量的矿石”,所用时间按照长短进行排序,分胜负。

b.      报告评分(30分)

由竞赛评审组对每个参赛队提交的方案进行评阅,此项成绩满分为30分,集中结构设计报告10分,零件工艺设计报告10分,工程管理设计报告10分。

(1)      结构设计报告

完整性要求:装置装配图1幅(A4),设计说明书1-2页(A4);

正确性要求:原理与机构设计正确,选材和工艺合理;

创新性要求:有独立的见解及创新设计思想;

规范性要求:图纸表达完整,标注正确,文字描述准确清晰。

(2)      零件工艺设计报告

自选作品车上一个比较复杂的零件,设计并提交工艺设计报告(A4)。

(3)      工程管理设计报告

要求目标明确,文件完整,计划合理,表达清楚。

c.       项目答辩(10分)

现场竞赛后通过抽签排定答辩顺序,按顺序进行答辩,各队需准备关于本队参赛作品的工艺成本及工程文化等相关知识。

总和各队得分,评选出最终获胜者。





方案6

一、   竞赛主题:

要求经过一定的前期准备后,完成一套符合本命题要求的可运行装置,并在指定的比赛现场以竞争性的方式进行考核。每个参赛作品要提交相关的三份报告,分别是:结构设计报告,零件工艺设计报告以及工程管理设计报告。

 

.竞赛命题:

    设计一种装置,通过安装Android2.3操作系统的手机完成遥控,分别完成在模拟月球表面环境的“矿石”分拣、采集、收集、直行、转弯、后退、取出等行为。

中心分别为每个竞赛组提供的标准件如下:(后期定制),其余零件要求由各参赛队成员在中心各工种开放区实操完成,超出中心设备加工能力的零件,由各组组长提出申请,经组委会审定由中心按照标准件给予提供。

 

三、竞赛项目:

a.现场竞赛(60分)

在指定的比赛现场以抽签的方式决定各组比赛顺序,在指定的赛场上进行比赛,装置出发时不准超过出发端线和赛道边界线,装置出发时的位置和角度自定,在模拟月球的环境中,用月球采矿车进行采矿操作,每组的“矿石”类型和分布相似(相同)。

 

竞赛分为两个阶段

一阶段(30分):范围内放有一定数量的“矿石”,“矿石”形状大小不一,根据所采“矿石”的难度来定制每块矿石的分值。规定时间内,由参赛小组控制采矿车进行竞争采矿比赛,按照采得矿石的数量和得分进行排序,得分最高的小组30分,其余小组按照分值排名依次递减五分。

二阶段(30分):采集规定数量的“矿石”,以各组完成采矿的时间(单位:秒)和流畅程度来判定各队的基本得分。如果装置在月球环境上竞赛时越过场地的边界线,越过边界线的部分小于等于该装置的1/2,越过1次加1秒,越过边界线的部分大于该装置的1/2,越过1次加2秒,整车完全超出边界则回到起点重新开始,但计时不清零,在完成整个比赛后计算每组所用时间,所用时间分为完成项目要求所用时间跟越界所用时间相加得出,用是最少的小组获胜,如果出现用时相同的队伍则安排复赛,直至决出获胜者。第一名得分30,其余小组依次递减5分。

 

中心设定现场竞赛两次成绩评定优秀队一名,优良队*名,良好队*名。(以参赛小组数量为准)

 

b.报告评分(30分)

由竞赛评审组对每个参赛队提交的方案进行评阅,此项成绩满分为30分,集中结构设计报告10分,零件工艺设计报告10分,工程管理设计报告10分。

(1)结构设计报告

完整性要求:装置装配图1幅(A4),设计说明书1-2页(A4);

正确性要求:原理与机构设计正确,选材和工艺合理;

创新性要求:有独立的见解及创新设计思想;

规范性要求:图纸表达完整,标注正确,文字描述准确清晰。

(2)零件工艺设计报告

自选作品车上一个比较复杂的零件,设计并提交工艺设计报告(A4)。

(3)工程管理设计报告

对装置产品做生产工程管理方案设计(A4),要求目标明确,文件完整,计划合理,表达清楚。

c.项目答辩(10分)

现场竞赛后通过抽签排定答辩顺序,按顺序进行答辩,各队需准备关于本队参赛作品的工艺成本及工程文化等相关知识。

总和各队现场竞赛得分、报告得分和答辩得分,按三者相加后的总成绩评选出最终获胜者。

 

 

 

 

附件一





方案7

一、竞赛规则:

要求经过一定的前期准备后,完成一套符合本命题要求的可运行装置,并在指定的比赛现场以竞争性的方式进行考核。每个参赛作品要提交相关的三份报告,分别是:结构设计报告,零件工艺设计报告以及工程管理设计报告。

设计一种装置,通过安装Android2.3操作系统的手机完成遥控,分别完成在模拟月球表面环境的“矿石”采集行为。

中心分别为每个竞赛组提供的标准件如下:(后期定制),其余零件要求由各参赛队成员在中心各工种开放区实操完成,超出中心设备加工能力的零件,由各组组长提出申请,经组委会审定由中心按照标准件给予提供。

在指定的比赛现场以抽签的方式决定各组比赛顺序,在指定的赛道上进行比赛(见“二、赛道设计”)。

每组比赛时间为15分钟,在15分钟内,比赛队伍要在遵守规则的前提下采集尽可能多的矿石,以获得更高的分数。比赛结束后,根据各支队伍得分高低进行排名:得分越高,排名越靠前。

装置行进路线要求及计分规则如下

1、装置从起点出发,首先从矿物盛放筐中取出一块矿石,然后通过赛道到达终点,将矿石放到终点处的筐里,然后按原路返回起点:这称作一次成功的采矿。只有按照上述路线采到的矿石才计入成绩。

2、比赛场地上有两条难度不同的赛道——赛道1和赛道2,同时它们对应着尺寸不同的筐——1号筐和2号筐。每次采矿可选择任意一条路线:如果选择路线1,那么成功采矿后得1分;如果选择路线2,成功采矿后得3分。

3、每次往返过程(起点—终点—起点)中,如果装置被困到场地中,参赛队员有一次机会上场将装置扶正。如果装置再次被困,那么此次采矿失败,参赛队员须将装置放回到起点,开始下一轮的采矿,其间计时不停止。

4、装置每次能且只能夹取一块矿石,超过的部分不计入成绩。

5、如果往返过程中矿石掉落,那么此次采矿失败,参赛队员须将装置放回到起点,开始下一轮的采矿,其间计时不停止。

6、得分相同的队伍根据采集的3分矿石数量的多少排名,个数越多,排名越靠前。

二、赛道设计

赛道设计图如下:标注单位为cm


1号筐

                             


左侧赛道为赛道1,上面的障碍物为圆柱体,高40cm,终点处1号筐的高度为20cm。右侧赛道为赛道2,上面的障碍物为半圆坑或圆形坑,终点处2号筐的高度为30cm。矿物是半径为4厘米的球体,放于起点处的筐中,筐的高度为15cm(图中未画出)。





方案8

场地设计思路如图,单位为厘米。图中黑点为目标“矿物”,计划用大小约5厘米的方形木块替代。场地可使用泡沫或土壤制作,根据条件还可以增加一些小路障或让地面更凹凸不平。坡度暂定为图中大小,可根据实际情况及车辆性能来做最终调整。

比赛规则暂定为从图中左下角出发,将矿物夹起运回到出发点,10分钟内运回矿物数量多者或者在全部夹起的情况下用时少者获胜。

如果出现翻车,可以立即原地原方向扶起,但罚时20s;如冲出赛道,则必须从冲出赛道的地方返回,罚时10s。不允许将矿物“推回”。

具体评分规则由于对预期性能并不了解,我们难以进行论证,故暂不给出。