風板控制裝置(a題)
一、任務
設計並製作乙個風板控制裝置。該裝置能通過控制風機的風量來控制風板完成規定動作，風板控制裝置參考示意圖見圖1。
圖1風板控制裝置參考示意圖
二、要求
1．基本要求
（1）預置風板控制角度（控制角度在45°～135°之間設定）。由起點開始啟動裝置，控制風板達到預置角度，過渡過程時間不大於10s，控制角度誤差不大於5°，在預置角度上的穩定停留時間為5s，誤差不大於1s。動作完成後風板平穩停留在終點位置上；
（2）在45°～135°範圍內預置兩個角度值（φ1和φ2）。由終點開始啟動裝置，在10s內控制風板到達第乙個預置角度上；然後到達第二個預置角度，在兩個預置角度之間做3次擺動，擺動週期不大於5s，擺動幅角誤差不大於5°，動作完成後風板平穩停留在起點位置上；
（3）顯示風板設定的控制角度。風板從乙個狀態轉變到另乙個狀態時應有明顯的聲光提示。
2．發揮部分
用細線繩將乙個重量為10g物體（可以用10g砝碼代替），拴在小長尾金屬夾的尾端上，小長尾金屬夾與重物的總長度不小於50mm，並整體夾在圖1所示風板對應位置上。
（1）預置風板控制角度（控制角度在45°～135°之間設定）。由起點開始啟動裝置，控制風板達到預置角度，過渡過程時間不大於15s，控制角度誤差不大於5°，在預置角度上的穩定停留時間5s，誤差不大於1s，最後控制風板平穩停留在終點位置上；
（2）在45°～135°範圍內預置兩個角度值（φ1和φ2）。由終點開始啟動裝置，在15s內控制風板到達第乙個預置角度上；然後到達第二個預置角度，在兩個預置角度之間做4次擺動，擺動週期不大於5s，擺動幅角誤差不大於5°，動作完成後風板平穩停留在起點位置上；
（3）其他。
三、說明
1. 給出的圖1僅作參考，風板的外形尺寸要求為：高150mm×寬200mm，厚度和製作材料及風板支架的機械連線方式不做限定；風板上除安裝風板轉動軸、角度指示針和感測器外，不能安裝其他任何裝置；風機數量和控制風向方式可自行設計確定；可以設定風板起始位置、終點位置的限位裝置，限定風板能在與水平線成30°~150°的夾角內擺動；
2. 風板的運動狀態，都要通過控制風機的風量來完成，不能受機械結構或其它外力的控制。控制角度誤差為實測角度與預置角度之差的絕對值。
風板由靜止開始運動到規定控制角度的時間定義為過渡過程時間。風板從乙個狀態轉變到另乙個狀態時應有明顯的聲光提示，聲光提示只作為測評計時的參考，以現場實測資料為準。
風力擺控制系統(b題)
一、任務
一長約60cm~70cm的細管上端用萬向節固定在支架上，下方懸掛一組（2~4只）直流風機，構成一風力擺，如圖1所示。風力擺上安裝一向下的雷射筆，靜止時，雷射筆的下端距地面不超過20cm。設計一測控系統，控制驅動各風機使風力擺按照一定規律運動，雷射筆在地面畫出要求的軌跡。
二、要求
1. 基本要求
（1） 從靜止開始，15s內控制風力擺做類似自由擺運動，使雷射筆穩定地在地面畫出一條長度不短於50cm的直線段，其線性度偏差不大於±2.5cm，並且具有較好的重複性；
（2） 從靜止開始，15s內完成幅度可控的擺動，畫出長度在30~60cm間可設定，長度偏差不大於±2.5cm的直線段，並且具有較好的重複性；
（3） 可設擺動方向，風力擺從靜止開始，15s內按照設定的方向（角度）擺動，畫出不短於20cm的直線段；
（4） 將風力擺拉起一定角度（30°~45°）放開，5s內使風力擺制動達到靜止狀態。
圖1風力擺示意圖
2．發揮部分
（1） 以風力擺靜止時雷射筆的光點為圓心，驅動風力擺用雷射筆在地面畫圓，30s內需重複3次；圓半徑可在15~35cm範圍內設定，雷射筆畫出的軌跡應落在指定半徑±2.5cm的圓環內；
（2） 在發揮部分（1）後繼續作圓周運動，在距離風力擺1~2m距離內用一台50~60w台扇在水平方向吹向風力擺，台扇吹5s後停止，風力擺能夠在5s內恢**揮部分（1）規定的圓周運動，雷射筆畫出符合要求的軌跡；
（3） 其他。
三、說明
1.任務中各項要求，均要考察完成時間及準確性。
2. 風力擺的製作方法建議：
方案1：如2圖所示，或棒（如碳素纖維管、pvc向節固定在一支架上；
方案2擺吊掛在支架上。
3. 參賽隊可以自行選定一方向為0為起始，順時針依次為90°、180等，詳見圖3，測試現場將提供此圖。
4. 直流風機是驅動風力擺的唯一動力，不得以任何其它方式影響風力擺的運動；啟動後，不得以任何形式人為影響風力擺運動。 5.
各專案中，運動到達要求時需有明顯聲或光提示，以便開始測試及記錄。
6. 發揮部分施加干擾的方式是在1~2m的距離，用50~60w台扇在水平方向吹風力擺，風速在1.0~2.0m/s範圍內。
7. 風力擺在圓周運動時的旋轉方向不限；測試時考察在6個均勻分布點上雷射軌跡是否落在圓環內，見圖3。
簡易風洞及控制系統(c題)：
1.任務
設計製作一簡易風洞及其控制系統。風洞由圓管、連線部與直流風機構成，如右所示。圓管豎直放置，長度約40cm，內徑大於4cm且內壁平滑，小球（直徑4cm黃色桌球）可在其中上下運動；管體外壁應有a、b、c、d等長標誌線，bc段有1cm間隔的短標誌線；可從圓管外部觀察管內小球的位置；連線部實現風機與圓管的氣密性連線，圓管底部應有防止小球落入連線部的格柵。
控制系統通過調節風機的轉速，實現小球在風洞中的位置控制。
2.要求
（1）小球置於圓管底部，啟動後5秒內控制小球向上到達bc段，並維持5秒以上。（20分）
（2）當小球維持在bc段時，用長形紙板（寬度為風機直徑的三分之一）遮擋風機的進風口，小球繼續維持在bc段。（10分）
（3）以c點的座標為0cm、b點的座標為10cm；用鍵盤設定小球的高度位置（單位：cm），啟動後使小球穩定地處於指定的高度3秒以上，上下波動不超過±1cm。（10分）
（4）以適當的方式實時顯示小球的高度位置及小球維持狀態的計時。（10分）
小球置於圓管底部，啟動後5秒內控制小球向上到達圓管頂部處a端，且不跳離，維持5秒以上。（10分）
（5）小球置於圓管底部，啟動後30秒內控制小球完成如下運動：向上到達ab段並維持3~5秒，再向下到達cd段並維持3~5；再向上到達ab段並維持3~5，再向下到達cd段並維持3~5；再向上衝出圓管（可以落到管外）。（20分）
（6）風機停止時用手將小球從a端放入風洞，小球進入風洞後系統自動啟動，控制小球的下落不超過d點，然後維持在bc段5秒以上。（10分）
（7）其他自主發揮設計。（10分）
3.說明
（1）題中「到達xx段」是指，小球的整體全部進入該段內；
（2）題中「維持」是指，在維持過程中小球整體全部不越過該段的端線；
（3）小球的位置以其中心點為準（即小球的上沿切線向下移2cm，或下沿切線向上移2cm）；
（4）直流風機的供電電壓不得超過24v，注意防止風機葉片旋轉可能造成的傷害；可在圓管及其周圍設定感測器檢測管內小球的位置；可將圓管、連線部與直流風機安裝在硬質板或支架上，以便於使圓管保持豎直狀態，並保持風洞氣流通暢。
（1） 每乙個專案最多進行三次測試；對於任何測試專案，測試專家可要求進行重複測試。
（2） 風洞製作方法參考：
圓管長度約40mm，可以選用透明的有機玻璃（或亞克力材料）圓管，也可以選用不透明的pvc圓管。圓管的內直徑必須大於40mm，保證小球（直徑為40mm的桌球）在管內能夠自由運動。
如果選用不透明的pvc圓管，為了能夠方便直觀地觀察管內小球的位置，可以在管臂上沿軸線方向開鑿寬度約5mm的長條形槽孔，再用寬的透明膠帶貼在槽孔上，保證圓管的氣密性。開鑿長條形槽孔後，應清除管壁內的殘屑，以免影響小球的運動。
為了防止小球落入連線部，可將一根細鐵絲或導線，用ab膠或透明膠帶粘在圓管下埠處。
連線部的材料可以採用冰箱保鮮袋。剪去袋底封口部分，得到乙個兩端開口的塑料薄膜「軟管」。將「軟管」的一端包住圓管的下埠，並用透明膠帶將重疊部分纏緊；將軟管的另一端包住直流風機出風口的外沿，並用透明膠帶將重疊部分纏緊。
注意直流風機的風向，應向連線部方向吹風。
可將風洞的圓管、直流風機部分固定在一塊硬質板上，再固定硬質板，使圓管保持豎直狀態；也可做乙個三腳支架，將風洞的圓管部分固定在支架上並保持豎直狀態，直流風機垂掛在圓管下方。直流風機的進風口處應留有足夠的空間，保證氣流通暢。
承載平台平衡調整系統（d題）
一、任務
設計並製作乙個承載平台平衡調整系統。該承載平台由多條腿支撐，並能承受一定重量的載重。通過調整支撐腿的伸縮來調整平台的水平和傾斜。
平台為長方形，寬度尺寸不小於25cm，長寬比例不小於1.4。
二、要求
1．基本要求
（1）能同時檢測平台長邊和寬邊的傾角，並顯示。
（2）能設定平台沿寬邊傾斜，傾斜度≤20°，精度<3°。
（3）平台沿寬邊在20°內傾斜時，能在15秒內調平，調平精度<3°。
（4）能設定平台沿長邊傾斜，傾斜度≤20°，精度<3°。
（5）平台沿長邊在20°內傾斜時，能在15秒內調平，調平精度<3°。
（6）平台能承載500克重的物體，且可在平台上任意放置。
2．發揮部分
（1）可設定沿任意方向傾斜，傾斜度≤20°，精度<3°。
（2）平台沿任意方向在20°內傾斜時，能在15秒內調平，調平精度<3°。
（3）在上述兩項基礎上，傾斜度提高到30°，精度提高到1°，調整時間縮短至8秒（三個指標可分別完成）。
（4）平台能承載1000克重的物體。
（5）在地面不平（地面傾斜超過10°）的情況下，完成上述四個專案。
（6）其它。
三、說明
不得使用成品調整機構和模組。
四旋翼飛行器（e題）
1.任務
設計製作一架能夠自主飛行的四旋翼飛行器。
2.要求
四旋翼飛行器能夠完成以下飛行動作：
（1）飛行器能夠根據起飛前預置的指令起飛，飛離地面高度應超過30cm，飛行距離（水平）應超過60cm，然後飛行器應能平穩降落。（30分）
（2）飛行器能夠根據指定（鍵盤設定）的飛行高度及降落地點（方向及距離）連續穩定地完成起飛、指定高度水平飛行、平穩降落等動作。（20分）
（3）飛行器能夠根據起飛前預置的指令垂直起飛，起飛後能夠在50cm以上高度平穩懸停5s以上，然後再平穩緩慢降落到起飛地點；起飛與降落地點水平距離不超過30cm。（30分）
（4）其他自主發揮設計的飛行動作。（20分）
3.說明
（1）飛行器在完成每一項飛行動作期間不得以任何方式人為干預，如遙控等。
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