2023年廣西職業(yè)院校技能大賽高職組《電子產(chǎn)品設(shè)計及制作》賽項競賽規(guī)程

2023年廣西職業(yè)院校技能大賽

高職組《電子產(chǎn)品設(shè)計及制作》賽項

競賽規(guī)程

一、賽項名稱

賽項序號：80

賽項名稱：電子產(chǎn)品設(shè)計及制作

賽項組別：高職組

賽項歸屬產(chǎn)業(yè)：電子與信息大類

二、競賽目的

本賽項旨在服務(wù)中國制造2025、機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃等國家

戰(zhàn)略的實施，加強大專院校機器人相關(guān)專業(yè)學(xué)科建設(shè)，加快培養(yǎng)

機器人行業(yè)急需的高層次技術(shù)研發(fā)、管理、操作、維修等各類人

才。根據(jù)電子信息類專業(yè)的特色，以智能機器人技術(shù)應(yīng)用為競賽

內(nèi)容，推動電子信息類專業(yè)在智能機器人領(lǐng)域的專業(yè)方向建設(shè)。

通過競賽，檢驗參賽選手在模擬真實的工作環(huán)境與條件下實現(xiàn)對

電子產(chǎn)品（機器人技術(shù)）在規(guī)定設(shè)計方案（規(guī)定原理圖與結(jié)構(gòu)要

求）下的工藝能力和職業(yè)素質(zhì)，包括對常用電子產(chǎn)品制作工具的應(yīng)

用、電子產(chǎn)品的輔助設(shè)計能力、電子產(chǎn)品軟硬件調(diào)試能力、電子

產(chǎn)品的加工方法和工藝的操作技能、電子儀器儀表的使用、現(xiàn)場問題

1

的分析與處理、團隊協(xié)作和創(chuàng)新能力、安全、環(huán)保等意識。通過競賽，

搭建校企合作平臺，促進校企合作協(xié)同育人，對接產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)

行業(yè)資源、企業(yè)資源與教學(xué)資源的有機融合，引導(dǎo)高職院校關(guān)注

機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢與方向，指導(dǎo)和推動電子信息類專業(yè)開展機

器人技術(shù)專業(yè)方向的課程建設(shè)和教學(xué)改革，加快電子信息類專業(yè)高素

質(zhì)技能型人才的培養(yǎng)，增強技能型人才的就業(yè)競爭力。

三、競賽內(nèi)容

根據(jù)高職高專電子信息類專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)要求，本大賽展示

了電子產(chǎn)品從輔助設(shè)計到完成生產(chǎn)的整個過程。賽項以

STM32F103單片機或51單片機為主控制芯片來考核參賽選手在

規(guī)定時間內(nèi)完成賽題要求的三自由度智能水果采摘機器人控制

器的設(shè)計及制作。

賽項涵蓋的知識點主要有:模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、

微處理器技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、軟件編寫、圖像采集與識別、

運動控制技術(shù)等。賽項涵蓋的技能點主要有:印刷線路板繪制、

線路板焊接與測試、電子產(chǎn)品的安裝與調(diào)試及故障診斷與維修。

選手的創(chuàng)新、創(chuàng)意可以在自動控制系統(tǒng)構(gòu)建、機器人運動控制、

數(shù)控技術(shù)、電機的動態(tài)控制優(yōu)化、控制器的裝配流程工藝、機器

人的智能化等技術(shù)領(lǐng)域進行自主發(fā)揮。

具體內(nèi)容如下：

（一）印刷線路板圖繪制。

2

按照競賽設(shè)計任務(wù)書，利用給定的電路原理圖、約束條件和

Altium軟件，繪制出線路板圖，在繪制中需考慮高速電路的電磁

兼容性和信號完整性。

（二）硬件的焊接組裝和調(diào)試。

利用競賽提供的線路板和元器件套件，完成競賽作品硬件焊

接組裝、接線和硬件調(diào)試、故障診斷及維修等工作。

智能水果采摘器機箱套件帶入競賽賽場時，須呈拆散狀態(tài)，

檢錄時工作人員將進行合規(guī)檢查。

（三）軟件的編程和調(diào)試。

利用競賽提供的硬件套件、自帶的智能水果采摘器機箱套件

搭建與賽題一致的系統(tǒng)，進行軟件編程和調(diào)試工作。并最終移植

到競賽作品中。

四、競賽時間

1.競賽時間為360分鐘。各競賽隊在規(guī)定的時間內(nèi)，獨立完

成“競賽內(nèi)容”規(guī)定的競賽任務(wù)。

采用印刷線路板圖繪制、控制器的硬件焊接組裝和調(diào)試、硬

件故障診斷及維修、控制器的指定功能實現(xiàn)（軟件的編寫和調(diào)試）

同步競賽的方法進行。繪制的線路板不加工，對線路板電子稿進

行評分；繪制的線路板與焊接安裝用線路板約束條件不同（約束條

件指線路板安裝尺寸、形狀、接線口位置）；編程選手采用已有的

硬件套件進行編程，完成控制器的指定功能要求。

3

2.參賽選手分工：按照線路板繪制，硬件焊接、組裝和調(diào)試，軟

件編程、調(diào)試等工作內(nèi)容，由參賽隊自行安排分工，可同步進行。

3.競賽起止時間為9:00－15:00，15:00各參賽隊停止比賽，

遞交比賽作品和文檔。

時間安排見下表1。

表1競賽時間安排表（以正式公布的比賽指南為準）

時間安排

項目日期場次競賽地點

檢錄時間競賽時間

報到當(dāng)天領(lǐng)隊、選手預(yù)備會前提交競賽相關(guān)材料

技能比賽第1場07:3009:00-15:00廣西機電職業(yè)

比賽當(dāng)天技術(shù)學(xué)院明理

比賽總結(jié)16:30-17:30樓二樓222室

五、競賽試題

本賽項不設(shè)理論考試，對操作技能進行綜合考核，技能競賽

題為公開試題，見本賽項規(guī)程的競賽內(nèi)容。

競賽內(nèi)容及參考試題見附錄-競賽試題樣卷。

六、競賽規(guī)則

（一）參賽資格。

參見2023年廣西職業(yè)院校技能大賽高職組《電子產(chǎn)品設(shè)計

及制作》賽項比賽實施方案。

（二）遵循準則。

1.學(xué)生必須持本人身份證和參賽證參加比賽。

2.參賽選手出場順序、位置由抽簽決定，不得擅自變更、調(diào)

4

整。

3.參賽選手提前15分鐘進入賽場，并按照指定位號參加比

賽。遲到15分鐘者，取消比賽資格；比賽開始15分鐘后，選手

方可離開賽場。

4.選手在比賽過程中不得擅自離開賽場，如有特殊情況，需

經(jīng)裁判同意。選手若需休息、飲水或去洗手間等，耗用時間計算

在比賽時間內(nèi)。

5.比賽結(jié)束時，參賽選手應(yīng)立即停止操作，不得以任何理由

拖延比賽時間。選手操作完成后，在《實際操作現(xiàn)場記錄表》上

簽名確認，方可離開賽場。

七、競賽環(huán)境

（一）競賽環(huán)境安靜、整潔。須設(shè)立緊急疏散通道，醫(yī)療服

務(wù)站。

（二）比賽場地可容納18組隊同時比賽，且滿足賽項比賽

所需的設(shè)備設(shè)施。

（三）比賽場地不開放，配備實時監(jiān)控設(shè)備，保證公開、透

明。

（四）賽場有志愿服務(wù)人員，同時有治安人員維護比賽現(xiàn)場。

八、技術(shù)規(guī)范

本賽項適合電子信息類專業(yè)或具有類似課程專業(yè)的學(xué)生參加。

要求在課程設(shè)置上具有模擬電子技術(shù)與實訓(xùn)、數(shù)字電子技術(shù)與實

5

訓(xùn)、無線電裝接實訓(xùn)、智能電子產(chǎn)品制作與調(diào)試、電子產(chǎn)品制圖

與制板實訓(xùn)、傳感器與自動檢測實訓(xùn)等課程。

（一）賽項涉及專業(yè)教學(xué)要求。

1.電路板制作、焊接、裝配、調(diào)試應(yīng)用能力。

2.電路設(shè)計應(yīng)用能力。

3.自動控制技術(shù)應(yīng)用能力。

4.運動控制技術(shù)應(yīng)用開發(fā)能力。

5.單片機編程應(yīng)用能力。

6.傳感器技術(shù)應(yīng)用能力。

（二）本賽項遵循以下國家標準和行業(yè)標準。

1.電子元器件檢驗員國家職業(yè)標準（職業(yè)編碼6-26-01-33）

2.電子設(shè)備裝接工國家職業(yè)標準（職業(yè)編碼6-08-04-02）

3.無線電調(diào)試工國家職業(yè)標準（職業(yè)編碼6-08-04-03）

4.電氣設(shè)備安裝工國家職業(yè)標準（職業(yè)編碼6-23-10-02）

5.計算機程序設(shè)計員國家職業(yè)標準（職業(yè)編碼X2-02-13-

06）

6.計算機操作員國家職業(yè)標準（職業(yè)編碼3-01-02-055）

7.計算機軟件產(chǎn)品檢驗員國家職業(yè)標準（職業(yè)編碼X6-26-01-

42）

九、技術(shù)平臺

大賽用的設(shè)備：2022年《電子產(chǎn)品設(shè)計及制作》賽項國賽設(shè)

6

備。大賽所用專用工具達到競賽需要標準。賽項設(shè)備及工具清單

見表2。

表2《電子產(chǎn)品設(shè)計及制作》賽項設(shè)備及工具清單

序號名稱規(guī)格數(shù)量備注

1智能水果采摘器DCP-281參賽隊自帶

智能水果采摘器

2機箱套件DCP-28-JX1參賽隊自帶

3電烙鐵≥35W1參賽隊自帶

三位半以上數(shù)字

4萬用表規(guī)格不限1參賽隊自帶

5數(shù)字示波器帶寬≥60MHz1參賽隊自帶

6函數(shù)信號發(fā)生器獨立雙通道，帶寬：≥10MHz1參賽隊自帶

帶漏電保護的國標電源插線板、

含螺絲刀套件、防靜電鑷子、吸

錫槍、放大鏡、扁嘴鉗、防靜電

7常用工具箱刷子、芯片盒、酒精壺、助焊1參賽隊自帶

劑、刀片、飛線、導(dǎo)熱硅膠、吸

錫線、焊錫等

雙核以上處理器，4G以上內(nèi)存，

300G以上硬盤，百兆網(wǎng)絡(luò)接口，

USB接口，Windows操作系統(tǒng)，

計算機2010版及以上Office軟件、PDF

8（臺式或筆記本文檔閱讀軟件、編程軟件（支持1參賽隊自帶

電腦）ST公司的STM32F103芯片或51

單片機）、AltiumDesigner13

版及以上軟件等，不得采用無線

鍵盤和無線鼠標

9仿真器STM32/51單片機1參賽隊自帶

0-30V/1.5A雙路穩(wěn)壓輸出電壓連

10直流穩(wěn)壓電源續(xù)可調(diào)1參賽隊自帶

11電源插座8孔以上2賽場提供

12洗板水規(guī)格不限1參賽隊自帶

由參賽隊自帶的賽項設(shè)備平臺或工具，比賽期間如需承辦校

提供的，于2023年2月28日前向承辦校申請。

十、評分標準

（一）制訂原則。

7

大賽裁判工作按照公平、公正、公開的原則進行。以教育部頒布

的職業(yè)學(xué)校相關(guān)專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)方案和電子產(chǎn)品設(shè)計工程師應(yīng)知、

應(yīng)會的要求為評分原則，依據(jù)參賽選手整體表現(xiàn)綜合評定，全面評價

參賽選手職業(yè)技能水平。

（二）評分方法。

1.裁判員選聘。按照職業(yè)院校技能大賽專家和裁判工作管理

辦法相關(guān)制度建立2023年廣西職業(yè)院校技能大賽賽項裁判庫。

裁判長由大賽裁判委員會向大賽組委會推薦，由大賽組委會聘任。

裁判長組建裁判組，執(zhí)行裁判長負責(zé)制。

2.裁判員人數(shù)?？?cè)藬?shù)為5人（其中裁判長1人，裁判員

4人）。

3.成績審核方法。參賽隊提交的比賽結(jié)果，即所設(shè)計制作的

電子產(chǎn)品作品、技術(shù)文件，經(jīng)裁判員確認后交檢測組檢測，根據(jù)

檢測評分標準（包括電子產(chǎn)品局部電路和元器件選擇性設(shè)計、制

作調(diào)試與裝配工藝、技術(shù)文件等）評分。只計團體競賽成績，不

計參賽選手個人成績，競賽名次按照得分高低排序。

4.成績公布方法。待競賽作品評判完畢，成績錄入審核無誤

后，由裁判長在成績匯總表上簽字并通過通告欄進行公布。

（三）評分標準。

評分標準、評分方法和評分細則由專家組根據(jù)賽項所需考察

參賽隊能力的四個方面（安全操作規(guī)范、電子設(shè)計工藝、電子裝

8

調(diào)工藝、任務(wù)與功能驗證）和扣分項以及作為競賽載體的智能場

景化控制模組討論制訂。

賽項的評分標準如下所示。

表3《電子產(chǎn)品設(shè)計及制作》賽項考核要點和評分標準

序考核

號內(nèi)容考核要點分值評分標準

安全用電2過程評分。

安全操作環(huán)境清潔21.非安全用電，扣0.5～2分

1規(guī)范2.操作現(xiàn)場不整潔，扣0.5～2分

操作規(guī)范23.非規(guī)范操作，扣0.5～2分

（8%）4.未滿足職業(yè)崗位要求，扣0.5～2

團隊合作與職業(yè)崗位分

要求2

電子設(shè)計符合賽卷強制性功能

要求9結(jié)果評分，根據(jù)具體賽題功能要求、

2工藝工藝要求完成情況賦分。

（17%）符合設(shè)計工藝要求8

印刷線路板焊接工藝8

電子產(chǎn)品安裝工藝6

電子裝調(diào)

電子產(chǎn)品接線工藝9結(jié)果評分，根據(jù)焊接工藝、安裝工

3工藝藝、故障排除等完成情況賦分。

（45%）

某一線路板故障維修12

電子產(chǎn)品作品的硬件

調(diào)試與測量10

傳感器應(yīng)用5

任務(wù)與功圖像采集與識別5

4能驗證過程評分，按照競賽任務(wù)書的功能

（30%）電機驅(qū)動與運動控制5實現(xiàn)情況作為評分依據(jù)。

控制程序編程15

1.超過規(guī)定時間補領(lǐng)元器件，每個元器件扣1分

2.更換PCB功能電路板，扣10分

綜合3.更換競賽設(shè)備平臺，扣15分

5項扣分4.競賽載體故障短路，扣3分

5.用成品板代替需焊接的故障板，扣除線路板調(diào)試部分任務(wù)分數(shù)

和排障分數(shù)

合計分值100

競賽成績采用100分制，競賽結(jié)束后由評分裁判對參賽隊完成的

每一項任務(wù)進行分別評分，每個參賽隊各項任務(wù)的得分總和既為

9

參賽隊的最終成績。競賽過程中，如果發(fā)生以下問題或事故，則在競

賽隊總分中作扣分處理。操作標準如下：

1.在完成工作任務(wù)過程中，出現(xiàn)交流220V電源短路故障扣5

分；

2.在完成工作任務(wù)的過程中，因操作不當(dāng)導(dǎo)致設(shè)備安全或人

身事故，扣10～20分，情況嚴重者取消比賽資格；

3.違反賽場紀律，依據(jù)情節(jié)輕重，扣1～5分。參賽選手有不

服從裁判、擾亂賽場秩序等行為扣5～10分，情節(jié)嚴重的，取消參

賽隊競賽資格。

4.有作弊行為的，取消參賽隊競賽成績；

5.現(xiàn)場裁判宣布競賽時間結(jié)束，選手仍繼續(xù)操作的，由現(xiàn)場

裁判負責(zé)記錄扣1～5分，情節(jié)嚴重，警告無效的，取消競賽資格。

十一、獎項設(shè)定

參見2023年廣西職業(yè)院校技能大賽高職組《電子產(chǎn)品設(shè)計

及制作》賽項比賽實施方案。

十二、賽項安全管理

（一）賽場組織與管理員應(yīng)制定安保須知、安全隱患規(guī)避方

法及突發(fā)事件預(yù)案，設(shè)立緊急疏散路線及通道等。確保比賽期間

所有進入賽點車輛、人員需憑證入內(nèi)；嚴禁攜帶易燃易爆等危險

品及比賽嚴令禁止的物品進入場地；場地設(shè)備設(shè)施均可安全使用。

（二）參賽選手在參賽過程中，必須服從場內(nèi)裁判及工作人

10

員的指揮，嚴格按照制作規(guī)程進行操作，正確使用器具及設(shè)備。

（三）賽場設(shè)置警戒線，賽場24小時有人看管；比賽前兩

天起，賽場實行全方位封閉，除工作人員外，選手和指導(dǎo)老師等

非工作人員不準進場。賽場設(shè)置聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)控體系，可以對賽場進

行24小時監(jiān)控。

（四）裁判員在比賽前，宣讀安全注意事項，當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)突

發(fā)事件時，應(yīng)及時給予處置。

十三、申訴與仲裁的程序

（一）參賽隊對不符合賽項規(guī)程規(guī)定的儀器、設(shè)備、工裝、

材料、物件、計算機軟硬件、競賽使用工具、用品；競賽執(zhí)裁、

賽場管理、競賽成績，以及工作人員的不規(guī)范行為等，可向賽項

裁判長及大賽仲裁委員會提出申訴。

（二）申訴主體為參賽隊領(lǐng)隊。

（三）申訴啟動時，參賽隊以該賽項領(lǐng)隊親筆簽字同意的書

面報告遞交材料。報告應(yīng)對申訴事件的現(xiàn)象、發(fā)生時間、涉及人

員、申訴依據(jù)等進行充分、實事求是的敘述。非書面申訴不予受

理。

（四）提出申訴的時間應(yīng)在比賽結(jié)束后（選手賽場比賽內(nèi)容

全部完成）2小時內(nèi)，超過時效不予受理。

（五）賽項裁判長在接到申訴報告后的2小時內(nèi)組織復(fù)議，

并及時將復(fù)議結(jié)果以書面形式告知申訴方。申訴方對復(fù)議結(jié)果仍

有異議，可由該賽項領(lǐng)隊代表參賽學(xué)校遞交加蓋學(xué)校公章的書面

11

報告向大賽仲裁委員會提出申訴。大賽仲裁委員會的仲裁結(jié)果為

最終結(jié)果。

（六）申訴方不得以任何理由拒絕接收仲裁結(jié)果；不得以任

何理由采取過激行為擾亂賽場秩序；仲裁結(jié)果由申訴人簽收，不

能代收；如在約定時間和地點申訴人離開，視為自行放棄申訴。

（七）申訴方可隨時提出放棄申訴。

（八）申訴方必須提供真實的申訴信息并嚴格遵守申訴程序，

提出無理申訴或采取過激行為擾亂賽場秩序的應(yīng)給予取消參賽

成績等處罰。

十四、競賽觀摩

（一）觀摩對象。

比賽期間將設(shè)學(xué)生技能作品展示區(qū)，邀請來自全區(qū)相關(guān)行業(yè)

職業(yè)教育院校代表、優(yōu)秀教育工作者、專家學(xué)者、大型企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)

者、業(yè)界精英、專業(yè)學(xué)生等觀摩比賽。

（二）觀摩方法及紀律要求。

參加觀摩的代表須遵守大賽紀律，按照大賽組委會的組織有

序觀摩。比賽期間，保持觀摩室安靜。凡觀摩人員均不得進入賽

場內(nèi)部進行拍照、交流、觀看。

十五、競賽須知

（一）大賽人員須知。

12

為確保大賽工作安全、有序開展，涉及大賽工作的人員應(yīng)自

查健康狀況，一旦發(fā)現(xiàn)身體有不適癥狀，及時向所在單位報告，

并盡快就診檢查。

（二）參賽隊須知。

1.參賽隊名稱統(tǒng)一使用選手所在學(xué)校全稱，團體賽不接受跨

校組隊報名。

2.參賽選手在報名資格審查通過后，原則上不再更換，如備

賽過程中，選手因身患疾病或不可抗拒原因不能參賽，所在學(xué)校

需于開賽10個工作日前出具書面報告并按相關(guān)參賽選手資格補

充人員并接受審核。競賽開始后，參賽隊不得更換參賽選手，若

有參賽隊員缺席，則視為自動放棄競賽團體名次排名。

3.參賽隊對大賽組委會發(fā)布的所有文件都要仔細閱讀，確切

了解大賽時間安排、評判細節(jié)等，以保證順利參加比賽。

4.參賽隊按照大賽賽程安排，憑有效身份證件、大賽組委會

頒發(fā)的參賽證參加競賽及相關(guān)活動。

5.參賽隊將通過抽簽決定比賽場地和比賽順序。

6.對于本規(guī)則沒有規(guī)定的行為，裁判組有權(quán)做出裁決。在有

爭議的情況下，大賽仲裁委員會的裁決是最終裁決。

7.本競賽項目的解釋權(quán)歸大賽組委會。

（三）指導(dǎo)教師、賽項領(lǐng)隊須知。

1.做好賽前抽簽工作，確認比賽出場順序，協(xié)助大賽承辦單

13

位組織好本單位選手參賽。

2.做好本單位參賽選手的業(yè)務(wù)輔導(dǎo)、心理疏導(dǎo)和思想引導(dǎo)工

作，對參賽選手比賽過程報以平和、包容的心態(tài)，共同維護競賽

秩序。

3.自覺遵守競賽規(guī)則，尊重和支持裁判工作，不隨意進入比

賽現(xiàn)場及其他禁止入內(nèi)的區(qū)域，確保比賽進程的公平、公正、順

暢、高效。

4.做好參賽隊伍比賽全過程管理和出行安全教育。

（四）參賽選手須知。

1.參賽選手報到后，憑身份證領(lǐng)取參賽證。參賽證為選手參

賽的憑據(jù)。參賽選手一經(jīng)確認，中途不得任意更換，否則以作弊

論處，其所在參賽隊不得參與團體獎項的排名，其個人不得參與

個人名次排名。

2.參賽選手應(yīng)持參賽有效證件，按競賽順序、項目場次和競

賽時間，提前30分鐘到各考核項目指定地點接受檢錄、抽簽決

定競賽工位號、機位號等。

3.檢錄后的選手，應(yīng)在工作人員的引進下，提前15分鐘到

達競賽現(xiàn)場，從競賽計時開始，比賽開始15分鐘后，選手未到

即取消該項目的參賽資格。

4.參賽選手進入賽場，應(yīng)佩戴參賽證，做到衣著整潔，符合

安全生產(chǎn)及競賽要求。

5.比賽需連續(xù)進行，比賽一旦計時開始不能無故終止比賽。

14

比賽過程中，參賽選手必須嚴格遵守競賽紀律，并接受裁判員的

監(jiān)督和警示。若比賽過程中出現(xiàn)設(shè)備問題，由裁判長視具體情況

做出裁決，并現(xiàn)場記錄予以加時。

6.參賽選手應(yīng)認真閱讀各項目競賽操作須知，自覺遵守賽場

紀律，按競賽規(guī)則、項目與賽場要求進行競賽，不得攜帶任何書

面或電子資料、U盤、手機等電子或通訊設(shè)備進入賽場，不得有

任何舞弊行為，否則視情節(jié)輕重執(zhí)行賽場紀律。

7.競賽期間，競賽選手應(yīng)服從裁判評判，若對裁判評分產(chǎn)生

異議，不得與裁判爭執(zhí)、頂撞。

8.參加技能操作競賽的選手如提前完成作業(yè)，選手應(yīng)在指定

的區(qū)域等待，經(jīng)裁判同意方可離開賽場。

9.競賽過程中如因競賽設(shè)備或檢測儀器發(fā)生故障，應(yīng)及時報

告裁判，不得私自處理，否則取消本場次比賽資格。

10.技能大賽參賽作品的版權(quán)歸大賽組委會所有,由大賽組

委會統(tǒng)一使用與管理。

十六、本競賽項目的最終解釋權(quán)歸大賽組委會。

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附錄-競賽試題樣卷

電子產(chǎn)品設(shè)計及制作（樣題）

題目:智能機器人控制器設(shè)計及制作

1.競賽任務(wù)

按賽題要求，利用所發(fā)的技術(shù)資料、元器件及器材完成智能機器人

控制器的設(shè)計和裝調(diào)任務(wù)，進行Cortex-M3系列STM32F103ZET6

(LQFP144)處理器或51系列STC單片機IAP15W4K61S4(LQFP64S)的軟件

設(shè)計，完成該控制器的設(shè)計及制作。

1.1根據(jù)本賽題及所給U盤中的技術(shù)資料分析智能機器人控制器的

工作原理和功能要求;

1.2根據(jù)賽題所給的智能機器人控制器原理圖和印刷線路板約束條

件，利用AltiumDesigner軟件繪制印刷線路板圖;

1.3完成賽項所提供印刷線路板的焊接任務(wù)，并將線路板用于機器

人控制器中;

1.4利用賽項提供的智能機器人控制器機箱及套件完成結(jié)構(gòu)設(shè)計和

整機安裝，包括開關(guān)、電源、電路板、插座的安裝及機箱內(nèi)走線的規(guī)劃;

1.5完成某一成品線路板的故障排除任務(wù)，該線路板將用于機器人

控制器中;

1.6完成智能機器人控制器的功能調(diào)試，使其達到規(guī)定的技術(shù)指

標，實現(xiàn)智能機器人的正常工作;

1.7完成STM32F103或IAP15W4K61S4處理器控制軟件的編寫，使智

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能機器人達到規(guī)定的功能要求。

2.競賽時間

競賽時間為360分鐘(9:00-15:00)。

3.功能要求與技術(shù)指標

3.1原理說明

智能機器人為三自由度機器人，在Z軸安裝有攝像頭和機械手，可

以對攝像頭的圖像識別，實現(xiàn)對特定工件的抓取或放置。

智能機器人由三個直線導(dǎo)軌分別控制機械手的左右、上下和前后運

動，實現(xiàn)工件布置板上不同工件的抓取或放置。X軸左右運動導(dǎo)軌的驅(qū)

動電機有三種，分別為帶編碼器的直流減速電機、直流無刷電機和步進

電機，可根據(jù)賽題要求更換，并安裝有電容式位移傳感器和MEMS類距離

測量傳感器，在導(dǎo)軌的兩端安裝防撞的行程開關(guān);Y軸上下運動導(dǎo)軌的驅(qū)

動為帶編碼器的直流減速電機，在導(dǎo)軌的兩端安裝防撞的行程開關(guān);Z軸

前后運動導(dǎo)軌的驅(qū)動為直流減速電機，在導(dǎo)軌的兩端安裝防撞的行程開

關(guān);安裝在Z軸上機械手的驅(qū)動源為舵機;在機械手夾持板的一邊內(nèi)側(cè)安

裝力傳感器，可以檢測夾持工件的力度，在機械手的下方安裝攝像頭，

用于識別工件的形狀或顏色。智能機器人還配有搖桿電位器控制板，與

控制器有線連接，可手動控制智能機器人的各種動作。

3.2功能實現(xiàn)

智能機器人要求能實現(xiàn)對工件布置板上不同工件的識別和操作，操

作模式有手動操作和自動操作兩種。智能機器人控制器由微處理器

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(STM32或51)電路、顯示與鍵盤電路、傳感器測量電路、A/D轉(zhuǎn)換電

路、電機驅(qū)動電路和電源電路等部分組成。

參賽隊需完成智能機器人控制器的印刷線路板繪制、線路板的焊接

與調(diào)試、某一線路板的故障排除、控制器的安裝與調(diào)試、控制器指定功

能的軟件編程與調(diào)試等多項競賽任務(wù)。

3.2.1印刷線路板的繪制

根據(jù)賽題所指定的智能機器人控制器原理圖和印刷線路板約束條

件，利用AltiumDesigner軟件繪制該控制器的印刷線路板圖。要求所

用元器件均采用3D模型，其中某一個元器件需要參數(shù)隊自行建模，所繪

制的印刷線路板可以進行三維展示。

控制器原理圖由CPU電路單元、人機接口電路單元、傳感器測量電

路單元、A/D電路單元、功率輸出電路單元、電源電路單元等幾部分組

成，每一單元電路都有若干種選擇，印刷線路板的外形結(jié)構(gòu)也有若干種

選擇。由裁判長指定相關(guān)人員在比賽前三天內(nèi)按該方案隨機抽取各單元

電路和外形結(jié)構(gòu)，組成完整的控制器原理圖和外形結(jié)構(gòu)。

線路板約束規(guī)則要求:雙層印刷線路板，最小間距10mil(集成電路

引腳間距不受此約束)，最小線寬10mil，過孔最小孔徑15mil，過孔最

小直徑30mil，敷銅最小間距10mil。

參賽隊所繪制的智能機器人控制器原理圖和印刷線路板圖電子稿采

用U盤形式上交。

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3.2.2印刷線路板焊接與調(diào)試

微處理器核心板一，多功能萬用板為散件，需參賽隊自己焊接和調(diào)

試。若焊接的線路板不能正常工作，可以采用成品線路板替代，但將扣

除線路板調(diào)試部分任務(wù)的分數(shù)。

3.2.3某一線路板的故障排除

根據(jù)現(xiàn)場選定的比賽用故障板及相關(guān)的技術(shù)信息完成對該線路板的

故障診斷與排除。

3.2.4智能機器人控制器的安裝與調(diào)試

智能機器人控制器的裝調(diào)工作要求在機箱中完成。安裝套件包括機

箱、開關(guān)電源、前面板、后面板、安裝底板、微處理器核心板(STM32或

51單片機)、人機接口電路板、傳感器測量電路板、A/D轉(zhuǎn)換電路板、

功率輸出電路板以及必要的電氣附件。

其中左右運動導(dǎo)軌的驅(qū)動電機采用直流減速電機，位置測量采用電

容式位移傳感器測量，不采用直流減速電機上的編碼器和MEMS類距離測

量傳感器測量。

智能機器人控制器的具體線路板構(gòu)成如下:

1）微處理器核心板一;

2）液晶顯示和鍵盤電路板;

3）ADS7950串行A/D轉(zhuǎn)換電路板;

4）功率運放輸出電路板;

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5）功率H橋PWM輸出電路板;

6）多功能萬用板。

參賽隊需自行完成智能機器人控制器機箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和裝調(diào)工

作。以上線路板的原理圖、印刷線路板元件布置圖、元件清單均在電子

文件“智能機器人控制器裝調(diào)”文件夾中。以上線路板中某一塊線路板

含有故障，需要參賽隊獨立維修排除，若不能排除故障，可以采用成品

線路板替代，但將扣除故障維修部分任務(wù)的分數(shù)。

智能機器人控制器的前面板安裝液晶顯示和鍵盤電路板、搖桿電位

器接口和電源開關(guān)。前面板的布置如圖1所示:

圖1智能機器人控制器前面板圖

智能機器人控制器的后面板的布置如圖2所示，安裝有三個接線插

座和帶保險絲的電源插座。其中端口1連接左右運動導(dǎo)軌電機及編碼

器、電容式位移傳感器的信號，端口2連接上下運動導(dǎo)軌電機及編碼

器、前后運動導(dǎo)軌電機的信號，端口3連接機械手舵機、攝像頭和力傳

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感器的信號。

圖2智能機器人控制器后面板圖

控制器整機的安裝工藝評分和印刷線路板的焊接工藝評分將在比賽

結(jié)束、整機功能測試后集中進行，比賽過程中不對印刷線路板的焊接工

藝單獨評分。

3.2.5智能機器人的功能要求

智能器人控制器前面板的按鍵功能定義如圖3所示:

圖3控制器按鍵定義圖

通過控制器前面板的液晶顯示屏和按鍵，可以實現(xiàn)智能器人的參數(shù)

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設(shè)定、手動模式操作和自動模式操作。

?要求系統(tǒng)通電后顯示界面一如圖4所示，顯示參賽隊自己的工

位號，核心板上蜂鳴器鳴叫1秒，界面底部“按E鍵進入主界

面”每隔1秒閃爍一次，按下面板上的E鍵，進入主界面。

圖4界面一圖5主界面

?主界面如圖5所示，通過前面板的按鍵上相應(yīng)的數(shù)字鍵選擇進入

對應(yīng)的子功能界面。

?區(qū)域設(shè)定子功能界面如圖6所示，通過前面板的按鍵設(shè)定手動或

自動操作時機械手操作的區(qū)域。區(qū)域設(shè)定為圓形，圓心坐標和查

詢圓半徑可通過按鍵設(shè)定，在工件布置板的平面上繪有坐標刻

度，坐標值的單位為mm。該界面退出后返回主界面。

圖6區(qū)域設(shè)定功能界面圖7手動操作子功能界面

?手動操作子功能界面如圖7所示，通過前面板的按鍵上相應(yīng)的數(shù)

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字鍵選擇進入對應(yīng)的子功能界面。該界面退出后返回主界面。

?手動操作定位子界面如圖8所示，將工件布置板整體映射到顯示

屏上，由搖桿電位器控制板控制，兩個電位器控制機械手的左右

運動和上下運動，當(dāng)機械手對準所需操作的工件時，按下控制板

上的按鍵，在顯示屏相應(yīng)的位置顯示“+”號，標注出每個工件

的具體位置。工件的數(shù)量及位置為隨機放置。該界面退出后返回

手動操作界面。