恒拓杯第4届竞赛题目汇总黄明键审核过.docx
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恒拓杯第4届竞赛题目汇总黄明键审核过
1.坦克打靶
难度系数:
1.0
一、任务
本题的任务是控制坦克沿靶场中预先设置的轨迹，快速寻迹行进，并同时以光电方式瞄准光靶，实现激光打靶。
设计并制作一个可以寻迹的简易坦克车，并在其上安装由电动机驱动的可以自由旋转的炮塔，在炮塔上安装激光笔以代替火炮。
本题考核在水平面上跟踪轨迹的精确性、在水平面上打靶的精确性以及完成任务的速度。
靶场如图1所示（光靶刻度板可自带）：
图1靶场及光靶示意图
二、要求
1.基本要求
（1）要求坦克从起点出发，沿引导轨迹快速到达终点。
坦克上应自行标示一醒目的检测基准。
（2）在寻迹跟踪的全过程中，其检测基准偏离引导轨迹边缘距离应≤2cm，一旦不满足该要求，坦克应自动给出声光报警；
（3）同时全程行驶时间不能大于60s，时间越短越好。
行驶时间达到60s时，必须立即自动停车并停止炮击的动作并给予声光报警。
（4）在引导轨迹适当位置设置有4条“炮击点”黑色短线，坦克检测到“炮击点”黑色短线时需立即发出声光指示信息，并停车，在检测到“炮击点”标志1s内瞄准炮击。
（5）炮击全过程必须以激光指示弹着点并伴随声光指示，持续时间≥2s，以便确切检测激光炮击点刻度位置，记录该过程中最大偏差值。
2.发挥部分
（1）全程行驶时间不能大于40s，其余要求同“基本要求”第
（1）条。
（2）坦克在行进过程中可以动态瞄准目标，当检测到“炮击点”黑色短线时立即炮击。
炮击过程必须伴随声光指示，时间持续2s。
炮击过程中不能停车，也不允许有明显降低坦克行进速度的情况发生，全程行驶时间不能大于40s。
（3）坦克每瞄准炮击一次，炮塔应自动复位，当检测到“炮击点”标志时需在2s内瞄准炮击且不允许停车，全程行驶时间不能大于60s。
其余要求同发挥部分第
（2）条。
复位位置为火炮指向车头正前方位置，自动复位到位应当有声光指示信息。
（4）其它自定义的实用功能。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
15
完成第（5）项
15
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
总分
40
说明：
1.在白纸上绘制或粘贴引导轨迹。
2.引导轨迹宽度2cm，可以涂墨或粘黑色胶带，引导轨迹形状在竞赛时临时指定。
轨迹曲率半径不小于30cm。
“炮击点”黑色短线长35cm。
3.坦克行进及打靶不允许采用人工遥控，坦克外围尺寸：
长度≤35cm，宽度≤25cm；坦克采用电池供电。
竞赛测试过程中允许自带多套备用电池。
4.炮塔电机体积不大于5×5×5cm3。
5.光靶采用电压12V、功率≤15W的小汽车灯泡，灯泡中心距地面25cm。
竞赛时自备。
6.光靶刻度板长约50cm，每间隔1cm刻一条竖线，光靶中心线两侧各25条。
每5条做一标记，如1、5、10、15、20、25。
炮击点规定在灯泡以下便于观察位置。
7.发挥部分中的“其它”项指与本题目密切相关的内容。
2.
电梯控制模型
难度系数:
1.05
一、任务
设计并制作一个电梯控制模型。
示意图如图1所示。
二、要求
1、基本要求
（1）当某层有呼叫并有呼叫信号显示时，桥厢模型作相应的运动，并准确平层，平层的位置误差10mm。
（2）要求平均每层运行时间不超过5秒，平层结束时给出提示信号。
（3）当有多层呼叫时，桥厢模型将按说明中的电梯模型运行规则作相应的运动，并依次在呼叫的楼层停留5秒。
（4）能自动显示桥厢模型当前到达的楼层编号。
（5）要求桥厢模型在加载400克的条件下，从1层到5层和从5层到1层的往返时间相等，单程时间不超过12秒，往、返时间之差不大于1秒，并自动记录、显示运行时间。
2、发挥部分
（1）要求桥厢模型能够加载0～500克的重物，显示并存储该物体的重量，显示分辨率为1克，误差：
±3%。
（2）桥厢模型的额定负荷可以预置，当加载的物体超过预置值时，将发出超重报警信号。
（3）增设模拟桥厢内表示乘客欲到达层数的按钮，桥厢模型将按照电梯模型运行规则作相应的运动。
（4）其它自定义的实用功能。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
15
完成第（5）项
15
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
10
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
总分
40
四、说明：
1.控制电机类型不限，其安装位置及安装方式自定。
2.电梯竖井间部分也可简化，由一垂直平面代替，如图2所示。
3.平层的要求是以桥厢模型J的底平面（或自定标志）与表示楼层的标志线平齐。
4.要求平层过程中桥厢模型J移动方向保持不变。
5.关于电梯模型运行规则的说明：
（1）电梯有两种类型的按钮：
第一种为各楼层上的“向上”、“向下”按钮；第二种为电梯桥厢内表示要到达楼层编号的数字按钮。
实际制作时，按钮的安装位置不作任何限制。
（2）各按钮呼叫时应有指示灯显示，电梯响应该按钮的呼叫后，其指示灯应自动熄灭。
（3）电梯运行时响应按钮的优先顺序如下：
①方向优先：
电梯按某方向运行时，优先响应该运行方向的按钮；
②距离优先：
同一方向有多个按钮呼叫时，优先响应最近的楼层。
3.
音乐彩灯控制器设计
难度系数:
0.95
一、任务
设计一彩灯控制电路，实现用音乐信号控制多组颜色的灯泡，利用其亮度变化反应音乐信号，是一种将听信号转换为视信号的装置，用来调整听众欣赏音乐时的情绪和气氛。
每组彩灯的亮度随各自输入音乐的大小分为8个等级，输入信号最大时，彩灯最亮。
当输入信号大于10mV时，要求彩灯全亮。
二、要求
1、基本要求
要求电路把输入的信号分为高、中、低三个频段，并分别控制三种颜色的彩灯。
（1）高频段2000Hz一4000Hz控制蓝灯
（2）中频段800Hz一1200Hz控制绿灯
（3）低频段50Hz一250Hz控制红灯
（4）电源电压交流220V，输入信号的有效值为20mV。
2、发挥部分
1.用三路不同控制方法控制彩灯，第一路为音乐节奏控制彩灯，按音乐节拍变换彩灯花样。
第二路按音乐大小控制彩灯，音量大时，彩灯亮度加大，反之亦然。
第三路按音调高低控制彩灯。
2.输入信号幅度小于10mV时，要求彩灯亮暗闪烁。
3.
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
实际制作完成情况
60
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
20
总分
40
4.
简易数字显示交流毫伏表
难度系数:
1.0
一、任务
设计并制作一个简易数字显示的交流毫伏表，示意图如图1所示。
图1简易数字显示交流毫伏表示意图
二、要求
1.基本要求
（1）电压测量
a、测量电压的频率范围100Hz～500KHz。
b、测量电压范围100mV～100V（可分多档量程）。
c、要求被测电压数字显示。
d、电压测量误差±5%±2个字。
e、输入阻抗≥1MΩ，输入电容≤50pF（本项可不做测试，在电路设计中给予保证）
f、具有超量程自动闪烁功能。
（2）输出
a、输出正弦波电压，电压值1Vrms，波形无明显失真。
b、输出电压值误差≤±10%。
c、输出电压频率范围10Hz～200KHz。
d、输出电压频率可预置。
e、输出电压频率误差≤±5%。
（3）设计并制作该仪表所需要的直流稳压电源。
2.发挥部分
（1）将测量电压的频率范围扩展为10Hz～1MHz。
（2）将测量电压的范围扩展到10mV～200V。
（3）交流毫伏表具有自动量程转换功能。
（4）电压输出频率可步进调节，频率步进值可预置为1Hz、10Hz、100Hz、1KHz。
（5）其他。
3.评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
（1）项
25
完成第
（2）项
25
完成第（3）项
10
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
5
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
15
总分
40
5.
实用电子称
难度系数:
0.95
一、任务
设计并制作一个实用电子称。
二、要求
1.基本要求：
（1）能用简易键盘设置单价，加重后能同时显示重量、金额和单价；
（2）重量显示：
单位为公斤；最大称重为9.999公斤，重量误差不大于±0.005公斤；
（3）单价金额及总价金额显示：
单价金额和总价金额的单位为元，最大金额数值为9999.99元，总价金额误差不大于0.01元；
（4）具有去皮功能和总额累加计算功能。
2.发挥部分：
（1）能显示购物清单，自拟10种商品名称或代号，清单内容包括：
商品名称，数量，单价，金额，本次购物总金额。
（2）清单内容的商品名称等可使用代号显示；
（3）清单内容增加购货日期和收银员编号；
（4）清单内容在
（2）的基础上增加售货单位名称（自拟），且全部内容采用中文显示。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
15
完成第（4）项
15
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
5
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
15
总分
40
四、说明
1、不采用中文打印时，相关内容可采用代号、拼音或英文显示。
2、能完成发挥部分的第（3）项时，应略去发挥部分的第
（1）项。
6.
智能寻火源救援小车
难度系数:
1.0
一、任务
由于部分火场环境非常恶劣，消防救援人员无法到达火场实施救援，无人控制来进行救援，才能更好的保障人身安全。
本设计，要求小车能够自动的寻找火源来进行灭火，以模拟实现救援过程。
轨道上设置多处火源，并设置障碍，设计小车按规定的路径，并越过障碍，熄灭多处火源。
具体线路如图（参考）。
图1智能寻火源救援示意图
二、要求
1、基本要求
（1）用电磁寻线规定路径，灭除火源后，回到规定的路径上去。
可分两圈熄灭全部火源。
（2）显示行程和速度，遇到火源数，成功灭除火源数。
（3）自动灭除所有火源，火源离规定路径至少40厘米，只能用火源作为引导，不得用其他参考物，灭火时小车必须完全离开轨道。
2、发挥部分
（1）避除障碍并重新回到规定路径
（2）发现火情进行无线报警。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
20
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
20
总分
40
7.
红外测温仪
难度系数:
0.95
一、任务
利用热电堆传感器ANT-OTP-538U制作一款非接触式体温测量表。
目前在生活中，测量人体体温的工具主要还是采用利用热胀冷缩原理制成的体温表，测量体温不仅速度慢，而且精确度低。
在儿童医院或门诊上，每天来看病的婴儿络绎不绝，令医生和父母非常头疼的一个问题就是测量婴儿的体温。
测过体温的人都知道，体温表是非常冰凉的，特别是在冬天，就连成年人都不愿把体温计夹在腋窝下，在给婴儿测体温时，婴儿会非常的不安定；目前采用热电堆原理制成的人体红外热释电传感器已经非常成熟，利用红外传感器制成的测温仪也已问世，但应用在日常生活中还不常见。
如果采用红外传感器制成非接触式体温计一定会受到市场欢迎。
二、要求
1.基本要求
（1）实现测量体温的基本功能；
（2）能够显示（显示器件不限）；
（3）测量精度要求0.1度；
（4）能够给婴儿精确测量体温；
（5）节约成本；
（6）实用美观；
2.发挥部分
（1）多次测试，最大误差<0.3度。
（2）单次测量时间<0.5秒。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
（1）项
15
完成第
（2）项
15
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
完成第（5）项
5
完成第（6）项
5
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
20
总分
40
8.
医院泊车引导与管理
难度系数:
1.05
一、任务
随着人们生活水平的不断提高，越来越多的人拥有了私家车。
当车主驾车来到医院，急于就医却无法省事省力的快速找到泊车位，这是一件令车主头痛却又无可奈何的事。
而医院内混乱的交通不但影响病人的康复而且影响医院的形象。
参赛小组开发一套系统，能够给予车主泊车引导并智能管理泊车位。
注：
代表道路，
代表泊车位
图1医院俯视图
二、要求：
1.基本要求
（1）为车主提供泊车引导；
（2）准确计时,分时计费；
（3）车位锁自动升起和落下；
（4）能够自动检测车离开泊车位；
（5）组建网络;
（6）上位机管理；
2.发挥部分
（1）工艺美观；
（2）车牌识别；
（3）打印输出；
（4）同城及异地车场的联网管理；
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
（1）项
5
完成第
（2）项
5
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
完成第（5）项
15
完成第（6）项
15
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
5
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
15
总分
40
9.
两臂绘图机械手
难度系数:
0.95
一、任务
设计一套机械手系统，该系统有两个固定长度的臂（AB、BC）和两个转轴（转轴1、转轴2）构成。
在转轴1和转轴2处加装电机（也可用其他方式）可以控制转轴转动。
制作一块平板，尺寸大于30cm×30cm，平板水平放置。
在平板表面铺上坐标纸，将通过转轴连接在一起的两臂安装在平板上，如图所示。
转轴1的轴心（即原点）固定在坐标纸格子的交叉点上。
节点C处安装一支可在坐标纸上画出轨迹的画笔。
制作控制系统，能够控制两个转轴的转动角度。
其原理图如下图所示。
图1两臂绘图机械手
二、要求
1、基本要求：
（1）能够通过键盘或其他方式任意设定AB臂的角度（与坐标纸横线间的夹角），并显示该角度值。
误差≤5°。
（2）能手动微调AB臂与BC臂间的角度，并显示该角度值。
误差≤5°。
（3）节点C自动在坐标纸上画出一条长度不小于20cm的任意曲线，曲线不超过30cm×30cm的坐标纸的范围。
限30秒内完成；
2、发挥部分
（1）能够显示C点所在位置的坐标；
（2）绘制一个正方形，要求正方形的边与坐标纸横线、竖线平行（不一定要求与坐标纸的线重合），边长10cm，边长误差≤5mm，正方形的各边与坐标纸格子线的平行度误差≤5mm。
限120秒内完成。
（3）能以随意给定的坐标点为圆心绘制一个直径6cm的圆。
圆心坐标现场给出。
（所给出的圆心坐标应保证曲线不在两臂的死区，并且在坐标纸范围内）。
限180秒内完成。
所绘制圆的最大直径与最小直径间误差≤5mm。
（4）能绘制其他图形或汉字。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
20
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
5
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
15
总分
40
10.
声音测距系统
难度系数:
1.0
一、任务
设计一个声音测距系统，检测两个声源之间的距离。
图1声音测距示意图
二、要求
1．基本要求
（1）
制作声源。
声源产生的信号为周期性音频脉冲信号，如下图所示，声音信号频率不限，脉冲周期不限。
图2声源示意图
（2）声源距离
。
定义指标
置信度＝m/n：
测量n次，其中m次误差幅值小于
。
要求
时，
置信度>0.6，
置信度>0.8。
（3）能够以数字形式显示距离值，距离发生变化时，系统能够实时检测并更新距离值。
（4）不能使用声纳传感器。
2．发挥部分
（1）要求
时，
置信度>0.75，
置信度>0.95。
（2）系统成本相对较低，功耗较低。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
20
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
30
完成第
（2）项
10
总分
40
11.
绳索驱动机器人
难度系数:
1.0
一、任务
图1所示为绳索驱动装卸机器人的示意图。
理论上通过控制绳长，可以实现负载平台的位移和水平控制。
试设计一个绳索驱动机器人系统，能够实现三维空间的运动控制。
二、要求
1．基本要求
（1）能够实现负载平台在三个坐标方向上的的位移控制，位移误差（
）<5cm。
例如x轴平移10cm，y轴平移10厘米，z轴垂直上升/下降10cm。
在运动过程中保持其他轴的位移不变，且平台保持水平。
（2）能够根据输入的位置坐标（x，y，z），分别通过三个方向的位移运动，三次控制平台运动到指定位置。
位置误差
<10cm。
（3）运行过程平稳，避免出现位移超调导致平台剧烈晃动的情况。
2．发挥部分
（1）能够根据输入的位置坐标（x，y，z），一次运动控制平台到指定位置。
位置误差
<10cm。
（2）能够实现负载平台的任意倾斜角度（包括水平状态）的控制。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
20
完成第（3）项
20
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
20
完成第
（2）项
20
总分
40
12.
数字台灯
难度系数:
0.95
一、任务
设计制作一款数字可控台灯，通过按键实现台灯亮度的调节。
二、要求
1、基本要求
（1）灯泡必须使用220V供电电压的白炽灯或者日光灯，不允许使用小型光管模型代替灯泡。
（2）具有数字可调功能，可以实现数字化调节台灯亮度。
（3）具有语音闹钟功能。
（4）具有人体红外感应功能。
（5）具有房间的温湿度提示功能。
（6）尽量的降低产品的成本。
2、发挥部分
（1）当灯泡发生故障时可以自动的报警提示，并保护台灯不被损坏。
（2）其他创新。
三、评分标准
项目
主要内容
满分
设计报告
方案论证与设计
整体方案设计
15
模块方案比较
电路设计
系统组成和理论计算
15
模块电路
测试结果
测试数据完整性
10
测试结果分析
报告要求
摘要
10
正文结构完整性
图表的规范性
总分
50
基本部分
完成第
（1）项
5
完成第
（2）项
5
完成第（3）项
10
完成第（4）项
10
完成第（5）项
15
完成第（6）项
15
总分
60
发挥部分
完成第
（1）项
5
完成第
（2）项
10
完成第（3）项
10
完成第（4）项
15
总分
40
四、说明
（1）实现方式不限。
（2）产品成本以各芯片使用的型号和数量计算，各参赛队依照自己的购买价格自行计算，在报告中列出清单。
13.
无线教鞭
难度系数:
1.0
一、任务
设计制作一款控制器，通过控制器在教室任意角落实现课件翻页。
二、要求
1、基本要求
（1）具有ppt课件翻页
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