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竞赛项目及规则

第五届全国青少年未来工程师博览与竞赛

竞赛项目及规则

一、竞赛题目规则说明

全国青少年未来工程师博览与竞赛活动是一项综合运用科学、技术、工程与数学知识的创新活动。

命题设计本着简单、适用范围广和低成本原则，便于参加者在生活中找到适宜的材料。

为使竞赛具有延续性和知识经验积累，竞赛组委会提供常规命题若干。

地区挑战赛的竞赛题目与全国总决赛题目基本一致，可在具体细节和竞赛难度上有所差异。

鼓励适当增设具有地方特色的竞赛项目。

竞赛项目中的“航天器探月归来”、“木梁承重”和“排雷机器人”三个项目，其参赛对象分别为小学生、初中生和高中生，允许低年级学生参加高年级组项目。

“和谐美妙的声音”和“绿色节能型校园”两个项目对参赛选手无年龄限制，所有小学生、初中生和高中生均可参加。

获奖成绩计入团体总分。

本文系对地区挑战赛及全国总决赛的题目说明，地方竞赛组织者可在本文基础上加入新的竞赛命题，体现地方特色，丰富竞赛内容。

为鼓励全国总决赛的参加者展示其实战能力，组委会在竞赛中为参赛选手设有“即席发挥”环节。

“航天器探月归来”、“木梁承重”、“排雷机器人”三个项目中的前三名、“和谐美妙的声音”及“绿色节能型校园”的所有参赛选手均须进行答辩。

答辩内容为其设计思路及实验过程。

答辩不及格，将取消比赛成绩。

全国竞赛参加者必须在报到时提交实施报告打印稿，未提交参赛项目实施报告者，无参赛资格。

经裁判委员会判定参赛项目实施报告撰写成绩不及格者，竞赛成绩无效。

组委会保留对全国总决赛题目做现场调整的权力，并拥有对竞赛规则的解释权。

二、竞赛项目描述格式

每个项目说明均由以下几个部分组成：

♦适用学段

♦项目描述

♦项目规则

各地在制定地区挑战赛规程时，可根据具体情况作适当调整。

三、竞赛项目详细说明

（一）航天器探月归来

1.适用学段

小学各年级，每个项目组最多由2名参赛选手组成。

2.项目描述

各队在赛前制作航天器和火箭参赛。

航天器在火箭带动下升空，在空中航天器要能与火箭自动分离，然后独自飞行落地。

3.项目规则

（1）选手在裁判点名到航天器起飞之间有1分钟准备时间，1分钟后不能起飞者，取消该轮比赛资格。

（2）每队有3次飞行机会，取最好成绩，按得分多少排名次。

（3）航天器与火箭成功发射得10分，发射后分离成功得10分。

（4）航天器留空时间是从航天器脱离发射架起至航天器落地为止之间的时间。

从发射开始计时，至航天器落地终止计时。

每秒1分，精确到小数点之后两位。

如时间为10.89秒，则计10.89分。

该项最高得分为30分。

（5）火箭的发射动力只能由一个橡皮圈提供，不得使用其它动力。

橡皮圈由大会统一提供。

（6）“火箭”的形状、尺寸、重量和材料均不限，必须保证飞行安全，不得有对现场人员和器物造成伤害或损坏的可能。

（7）发射架由参赛选手自备，最大高度不得大于1.2米。

（8）发射架控制人员要在距离发射架基座2米以外的地方操控发射。

（9）比赛场地为一个标准室内篮球场，可以在赛场内任何地点发射。

（10）靶环的圆心为篮球场的几何中心，直径为篮球场的宽。

靶心直径为500mm。

（11）航天器落地点以机头或返回舱的顶点为测量点，出现压线情况时，取内圈，即取大分值。

（12）航天器的形状、大小和材料均不限，但不得安装任何动力，也不可使用轻于空气的气体飘浮。

航天器与火箭分离后的飞行重量不得小于1克。

每次只可发射一个航天器。

（13）参赛选手可配戴自己制作的“头盔”，并身着银色背心。

衣帽上可装饰自己设计的图案和标记，并自己设计一个发射程序和口令，也可配音乐、灯光（各队自备）等。

（14）发射过程的表演必须在2分钟内完成。

服装、头盔的设计和制作以及发射过程的设计和表演，由评委综合打分，最高可得15分。

成绩记入总分内。

此表演只在第一轮进行，后两轮从简。

（15）竞赛成绩=发射得分（10分）+分离得分（10分）+留空得分（最高30分）+落地得分（最高30分）+发射表演得分（最高15分）

（16）参赛者必须提交实验报告，如实验报告得分不及格（最高20分），将取消比赛资格。

成绩优胜者需进行答辩，如答辩不及格（最高10分），将取消比赛成绩。

（二）木梁承重

1.适用学段

初中、小学各年级，每个参赛队最多由2名参赛选手组成。

2.项目描述

用大会提供的材料，现场设计和制作木梁，并对木梁进行承重测试，有效承重与木梁自重之比越大越好。

3.项目规则

比赛分二阶段进行，第一阶段为木梁制作，第二阶段为承重测试。

两个阶段至少相隔12小时。

A.木梁

（1）必须使用大会提供的木材进行制作。

材料为航模用的桐木或松木板和条材，板材的规格是：

长度600mm，宽度55mm，厚度1~4mm。

条材的规格是：

截面3×3mm~3×10mm，长度600mm。

具体材料规格和数量在比赛时公布，但均在上述范围之内。

（2）大会提供有限量的粘合剂如502、AB环氧胶等，不得自带任何粘合剂。

粘合剂的具体规格和数量在比赛前公布。

（3）可以是任何形状，但其长度必须大于50cm，宽度不得超过8cm，高度不能超过30cm。

在木梁中心的上方必须有一个8cm×8cm的平台，用于测试时架设承重装置。

如果尺寸不符则不能进行测试；

（4）完成后的重量（包括粘接剂）不得大于100克，超重量的木梁不得进行测试；

（5）在承重测试阶段不能进行修理，如为减轻其重量而拿掉一些材料都视为犯规，将取消该木梁的测试资格；

（6）可以最多制作3个。

B.测试台

（17）由测试立柱、加载砝码平台、平台与木梁的连接部件和底座构成，具体样式见附图。

（18）有两个等高的立柱，相隔50cm。

立柱的顶面放置待测试的木梁。

立柱与测试台底座固定，原则上只承受来自木梁向下的力。

如果来自木梁的其它方向的力使立柱产生位移，具有损坏测试台或危及操作人员安全的倾向，裁判有权力取消该木梁的测试。

（19）待测木梁与加载砝码的平台之间有一个连接部件，木梁必须穿在连接部件的方孔中，该方孔的宽度为10cm。

连接部件和加载砝码平台的总重量为10公斤。

（20）砝码为杠铃片。

C.制作

（1）工具自备，要使用安全性能好的刀具，可以使用自制的工具，但不能使用电动工具；所带工具在比赛前一天交组委会检查，并由大会统一保管，竞赛当天分发。

参赛队员进入赛场不得携带除图纸外任何与竞赛相关物品。

（2）大会提供统一的操作板，操作板采用细木工板，尺寸为：

40cm×60cm。

（3）木梁制作过程中，可随时对木材或木梁进行称重，赛场上备有电子称。

（4）木梁制作过程中，如有问题可随时询问裁判，禁止和教练对话。

（5）时间为4小时，一旦时间到，参赛者必须停止制作，等待裁判对木梁进行编号验收；

（6）制作结束，所有木梁由裁判封存。

（7）如发现不安全的情况，裁判有权加以制止。

D.承重测试

（1）首先对被测木梁进行称重，由裁判贴上重量标签。

如果木梁超重，则取消该木梁的测试资格；

（2）由参赛者自报加载重量，该加载重量不含测试装置的重量（10公斤）。

砝码有5、10、15、20、25公斤5种规格，自报的加载重量应该能用以上规格的砝码组成。

（3）由参赛者将木梁放上测试台的立柱平面上，调整好位置后示意裁判可以加载砝码。

加载由裁判进行。

（4）砝码加载完后，由参赛者确认可以承重，裁判方可撤去对砝码的支撑，同时开始计时。

（5）木梁承重时间为30秒，30秒后木梁没有坍塌则本次测试有效。

如果在30秒内木梁发生坍塌，则本次测试成绩为零。

（6）一个木梁的得分为：

（7）

每个参赛队可以有三次测试，每次测试的木梁由参赛者自行选择。

（8）以三次测试中最高分作为最终得分。

（9）在测试阶段，木梁统一由裁判保管，参赛者只有在进行测试时才可领取被测的木梁。

测试完毕，不管木梁是否完好，必须交回裁判保管。

直至全部测试结束才可取回木梁。

（10）参赛者必须提交实验报告，如实验报告得分不及格（最高20分），将取消比赛资格。

成绩优胜者需进行答辩，如答辩不及格（最高10分），将取消比赛成绩。

附图

木梁承重测试台参考

（三）排雷机器人

1.适用学段

高中、初中、小学各年级。

每支参赛队最多由两名参赛选手组成。

2.项目描述

比赛的意图是参赛选手操纵机器人，在己方场地内穿过通道行驶2圈，再从己方斜坡上赛台。

将赛台边缘的8个球形雷（用直径大于60mm的气球）引爆后，争夺赛台中间的1个金色柱形雷（直径50mm,高度50mm,用PVC塑料管制成两端封口的圆柱）推入己方赛台上的任意雷坑内（雷坑直径为70mm）。

按选手最后得分判定胜负。

每轮比赛时间限定2分钟。

3.项目规则

A.机器人

（1）每个参赛的机器人可以是无线电遥控机器人、自动机器人、遥控自动机器人，但不得使用有线控制机器人。

（2）机器人展开伸长的总长度不超过320mm。

（3）机器人的动力只限用一组电池，这组电池可用酸性、碱性、镍镉、镍氢或锂电池。

这个电池组的总重量（包括包装、导线、插接件在内）不得超过52克。

（4）每个遥控机器人需要有两个不同的频率。

B.比赛场地

采用一套标准乒乓球台搭建，台面距地面200mm高，在乒乓球台中间安装两个高度为200mm（内高为190mm）宽度为260mm相互隔开的地下通道，在两个通道上面分别开两个直径为70mm的雷坑。

金色柱形雷放在边长100mm，高50mm的正方形平台上，金色柱形雷周围有一个高10mm，直径75mm的圆形围栏（材料为PVC塑料管）。

在乒乓球台四周有从台面向外1m宽的跑道一圈。

在球台两端的中间各有一个宽200mm，长500mm的斜面。

（见示意图）。

C.竞赛

比赛采用淘汰制，每轮比赛前进行抽签分组。

点名后每个机器人在自己的起跑线后准备出发，裁判点名三次不到场取消本轮比赛资格。

裁判员约在点名后30秒发出比赛开始指令。

操纵机器人的运动员不可以进入跑道内。

比赛开始后选手不得触及机器人，机器人不准进入对方跑道场地内，否则取消本轮比赛资格。

D.评分标准

（1）上台后每引爆己方场地内的一个球形雷得10分。

（己方场地内的8个球形雷，只要被引爆，就算己方得分。

）

（2）将己方全部球形雷引爆后，方可进行金色柱形雷的争夺。

（如己方球形雷没有全部引爆，而触动金色柱形雷或越过中线则取消本轮比赛资格。

）将金色柱形雷放入己方的任意雷坑内，可得30分。

如放入对方雷坑内，则对方加30分。

（3）如金色柱形雷没能被放入任意一方的雷坑内，则首先完成引爆己方8个球形雷的一方为胜。

如在2分钟到时后，双方都没完成8个球形雷的全部引爆，则引爆球形雷数目较多一方为胜。

（4）如在比赛中出现平分的情况，则加赛一场。

双方机器人在斜坡下准备出发，裁判宣布开始后迅速上台，首先把己方的8个球形雷引爆的一方为胜。

如在2分钟到时后，双方都没完成8个球形雷的全部引爆，则引爆球形雷数目较多一方为胜。

如果双方一个球形雷都没引爆，则双方都被淘汰。

（5）参赛者必须提交实验报告，如实验报告得分不及格（最高20分），将取消比赛资格。

成绩优胜者需进行答辩，如答辩不及格（最高10分），将取消比赛成绩。

排雷机器人擂台赛场地示意图

俯视图

侧视图

（四）和谐美妙的声音

1.适用学段

小学、初中、高中各年级，每个项目组最多由5名参赛选手组成。

2.项目描述

鼓励青少年采用新材料、新构造、新的发音方法制成乐器，组成乐队，能够演奏完整的乐曲。

鼓励青少年应用各种发声原理，尝试创新发声方式，使科学与技术、艺术相结合。

参赛队可采用生活中易得到的材料，自己设计和制作发声器，并进行现场演奏。

3.项目规则

至少有一件发声器可以独立演奏。

一个乐队至少有三种以上发声方式，可搜集自然界之中已有的声音元素配合演奏，但不可利用已有的乐曲配音。

以发声器的音色和音准、乐曲的和谐优美、表演的精彩性、设计制作的精巧性、创新性为评价指标。

（五）绿色节能型校园

1.适用学段

小学、初中、高中各年级，每个项目组最多由3名参赛选手组成。

2.项目描述

鼓励青少年对建筑、结构、规划知识的应用与创新。

作品以“绿色节能型校园”为设计主题。

3.项目规则

作品形式包括设计图纸和实物作品两部分。

实物作品制作材料不限，鼓励利用废旧材料。

底座尺寸不得超过300×600mm，高度不限。

所制作的实物模型要能够反映设计的主导思想，例如节能的系统、材料或形式等。

作品评选从设计的科学性、技术的可行性、制作的精巧性和设计方案的创新性等角度进行评价。

全国青少年未来工程师博览与竞赛

组织委员会

2008年1月24日