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机械系统设计

利用运动链、齿轮比、曲柄系统和连杆机构设计一台功能性自主机器。

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创新机构与 自动分拣

参赛者需利用运动链、齿轮比、曲柄系统和连杆机构等基本工程原理,设计一台功能性、自主运行的自动机器。

该类别考验理论物理及静力学/动力学知识如何转化为解决工业问题的运动机械系统。

Mechanical Systems Design

机械系统 规格与限制

400 x 400 x 400 mm 尺寸限制
最大 3 kg 重量限制
12V DC 最大电压
4 bar 气动压力

允许材料

允许使用铝、有机玻璃、木材、碳纤维、3D打印耗材(PLA/PETG/ABS)以及所有标准机械紧固件(轴承、齿轮、皮带、滑轮)。

禁止元素

禁止直接使用工业成品机械臂、玩具底盘或未经修改的封闭式组装套件。机构的原创设计必须属于参赛团队。

执行器与动力

可使用舵机、步进电机或直流减速电机。最大工作电压限制为 12V DC。如使用气动系统,压缩机必须为外置式,且系统压力不得超过 4 bar。

自主分拣与物流挑战

机械系统须在3分钟内从进料斗中检测、运输并分拣10个具有不同物理特性的物体至正确的目标箱中。

1
阶段 1

测量与裁判审批

检查系统的尺寸、重量和安全标准(无裸露危险电缆、尖锐金属等)。

2
阶段 2

技术答辩(3分钟)

团队发言人向VIP评审团进行技术展示,介绍机构中使用的扭矩/速度计算、自由度(DoF)、齿轮和连杆选择。

3
阶段 3

现场性能测试

系统启动,3分钟计时开始。机器自主从进料区拾取物体(铁球、木立方体、塑料圆柱体)并放入对应的分拣箱中。

评分系统

评估基于总分100分。

最高 50 分

分拣与任务成功

每个正确放入目标箱的物体获得 +5 分。物体必须通过机械方式无损运输。

最高 30 分

运动学与机械设计质量

运动流畅性、摩擦最小化、间隙减少及连接点的工程工艺由评审团评估。

最高 20 分

创新方案与优化

以最少电机数量产生巧妙机械解决方案的设计(例如通过凸轮轴从单个电机产生多个运动)将获得创新加分。

罚分与严重违规

人工干预

系统运行期间,每次为救援或重新引导卡住的部件而进行的物理干预扣 -10 分。

-10 分

物体掉落/出界

如果机器在运输过程中将物体掉落到地面或抛出比赛区域,该物体不得分。

0 分(该物体)

结构故障与安全违规

如果机构在测试中因过度应力而断裂或因抛出零件造成安全风险,该轮次由裁判决定终止。

轮次终止

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