电赛：2022 电赛校赛
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2023-08-24
13:35:18
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题目：
程控风力摆（C 题）
【基础架构】：一长约 60cm~70cm 的细管（刚性管）上端用合页固定在支架上，下方悬挂
一组直流风机，构成一风力摆。风力摆上安装一向下的激光笔，静止时，激光笔的下端距地
面不超过 20cm。设计一测控系统，控制驱动各风机使风力摆按照一定规律运动，激光笔在
地面画出要求的轨迹。
【基础要求】：
现场输入 4 个坐标点，坐标点范围为[-30，30]内，令风力摆从静止开始，10s 内控制激光
笔指向指定位置并要求稳定时间不少于 3s，误差不超过±2cm。
在上位机绘制摆角α和坐标 x 随时间变化的曲线，能够清晰反映当前摆的角度和激光点坐
标位置信息，角度误差不超过±1°，坐标距离误差不超过±2cm。
控制激光点从原点出发，依次经过 0，-30cm，-20cm，-10cm，0 ，10cm，20cm，30cm 处
各点，各点处稳定时间不少于 3s，且用蜂鸣器进行提示，全过程不超过 40s。
【发挥要求】：
设置坐标 x1，x2，使激光点在 x1 和 x2 之间往复摆动 3 个来回以上，误差不超过±2cm。
自定义运动模式。按键输入指令“a#b”表示激光点到达 a 处稳定 b 秒，期间蜂鸣器鸣叫；
输入指令“c@d#e”则表示激光点在 c 和 d 之间摆动 e 个来回，并在每次到达端点时发
出一声蜂鸣；指令间以 ‘；’ 间隔；所有指令的整体以‘%’开始，以‘&’结束。在最后
输入‘&’ 后，风力摆按照预设指令循环执行操作。（指令总长度不超过 100 个字符）。
输入 “%-25#2；-7@14#3；17#1；11#3；7#3；&”
风力摆运动到-25cm 处稳定 2 秒并发出 2 秒蜂鸣；
风力摆在-7cm 和 14cm 之间往复摆动 3 个来回；
风力摆运动到 17cm 处稳定 1 秒并发出 1 秒蜂鸣；
风力摆运动到 11cm 处稳定 3 秒并发出 3 秒蜂鸣；
风力摆运动到 7cm 处稳定 3 秒并发出 3 秒蜂鸣；
方案计划：
题目的整体流程分为三个部分：硬件架构、底层终端部分、上位机部分：
硬件架构：
方案一：使用万向节作为摆动的节点，但是由于万向节左右方向卡死后依旧能向左右方向活
动，主要是由于两个万向节中间接触点部分的细缝影响，当作用到杠杆整体时影响误差较大
所以最终不选择此方向。
方案二：使用合页作为摆动的节点，合页只能进行前后移动，整体效果良好，哪怕左右中间
有空隙但是整体会进行平移，整体使用效果良好。合页需要自己打孔使得整体保持平衡前后
移动。
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