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燕山大学 - 《燕山大学报》

7月23-24日,“杭州未来科技城杯”第八届全国大学生机械创新设计大赛决赛在浙江工业大学举行。我校两项作品“百变金刚” 停车设备和连续式辅助人工菠萝采摘机荣获全国一等奖;新型无避让可折叠停车装置荣获全国二等奖。其中 “百变金刚”停车设备入选推荐中国好设计的作品名单,并与江苏金冠停车产业股份有限公司签订意向书,进行成果转化合作。

机巧善工,械而不舍

——记第八届全国大学生机械创新设计大赛获奖团队

作者:■ 新闻中心学生记者 方萌    
2018-12-05    

百变金刚团队参赛照片


停车设备竖立样机 停车设备主样机


千变万化的百变金刚
本次大赛的主题为“关注民生、美好家园”,我校参赛作品“百变金刚”停车设备,获得了国家一等奖。
  该作品针对老旧小区停车难的问题,创新性地提出了一种可以变形,且用途多样的简易停车设备。
  “百变金刚”的外形看上去很简易,但实际上,这个简易的设备可称得上是千变万化了。参赛队员一共设计了六种子型号,这些子型号之间可以相互拼接组装成新的设备,也可以独立使用,是真正的“百变金刚”。举一个简单的例子,左图是竖立样机的实物图,它是一个竖立式多层停车设备。小汽车进来以后,停到停车板的上面,停车板可以自动将汽车移动,旋转到横向的钢架上,并与竖立架进行交接,完成停车。这样一层层的放置,汽车都停到了高处,减少了占地面积。而这个设备也可以不断增高,这样的话,停下的车就可以越来越多。不光如此,这样的设备还起到了规范停车的作用。我们生活中,许多老旧小区没有固定的停车场或是停车位,大部分的车都是随意乱停放,导致老旧小区本来就小的空间更加拥挤。车子占了人走的路,安全更是得不到保障。但这样一个简易的设备,便可以大大缓解这个问题,车主只要把车开到停车板上,便可以下车离开,机器会将小汽车移动到空余的车位,等到想要把车开走的时候,通过竖立架与停车板的配合工作,便可以把车移动到地面上,车主直接开走就可以了。
  该设备还有一个创新的地方,在于它的防坠落装置。如果纯靠电来支撑整个机器的工作,那么如果停电,便会出现停车板坠落的情况,一旦坠落,便很有可能造成人员的伤亡。针对这样一个安全隐患,队员们想到了利用绳子,来阻止停车板坠落。绳子与链条连接,绳子后边还安装了一个小小的卡扣。有电的时候,链条带动停车板的升降,链条有力,绳子处于紧绷状态,绳子后的卡扣会放松分离;而当停电的时候,链条松动,绳子失去力也会变得松动,这时后边的卡扣会收紧回收,将链条卡住,防止了停车板坠落。这样一来,就真正做到了安全与方便的结合。“百变金刚”最神奇的地方在于,它可以不断地变形组装,创新结构,适用于不同的地方。接着拿左图举例,如果单拿出来右边的移动装置和停车板,那么就变成了简易的二层停车设备。同理,这六个子型号还可以有很多的变形方式。这样创新的模块化设计,将机械结构的作用最大化的发挥,实实在在地方便了人们的生活。
  想象一下,在不远的将来,这样的设备连通互联网、导航系统的配合,让人人都可以导航进车位,自动停汽车。那一天,该是队员们最兴奋的时刻吧。
高效率的菠萝采摘机
除了“百变金刚”,此次比赛获得一等奖的另一件作品是一个连续式辅助人工菠萝采摘机。
  对于我们来说,或许距离菠萝采摘工作比较遥远,但对于每天都做这些工作的果农来讲,这项发明可是大大提高了他们的工作效率。
  生活中的水果种类繁多,不同的水果需要不同的采摘方式与技巧,在没有这些发明之前,需要果农熟练采摘并且积累丰富的经验才可以保证采摘下来的水果完整,除此之外,在采摘的时候还会经常受伤,效率也是问题。
  团队发明出一种集快速采摘、高效摆放、独立移动于一体的菠萝采摘机。他们创新性地将单驱动双四连杆正弦机构运用到采摘领域,脆性采摘方式具备较大容错率,可规避现有技术普遍存在的对精度要求过高而导致机构冗杂的现象。
  在现场的演示中,机器可以不断向前移动,机械手臂抓住菠萝,下面的刀片可以将菠萝叶子切断,完好的菠萝被收到下面的筐中。这样的运作效率高,全自动,并且可以保证菠萝的完好,有很高的推广价值。对于在校园中的我们来说,很难知道这些不同水果采摘的要求。所以队员们为了更好的让机器适应果农的需求,便经常去周边县里的农村考察,向果农请教采摘水果的要点。在了解过之后,再对作品进行反复地修改,在实验室里一遍一遍试验模拟,达到最完美的效果。
心之所向,素履以往
一个柜子,两张桌子,几台设备,这便是我到机械实验室的第一印象。这是个不算大的实验室,里边摆满了各种各样的设备,其中就包括此次参赛的作品。进入到这件实验室的第一感觉是:好安静。窗外都是密密麻麻的植被,整间实验室就像一个安静的第二空间,隔绝了外面校园中的喧闹。这里是安静的,但也是孤独的。
  我问队员,平时大约要在实验室待多久,15级机械工程学院朱嘉淇回答:“准备比赛的时候基本上一天就泡在这里。”如果要我在这里待上一天,我大概会觉得很无聊吧。这里冷冰冰的,除了冰冷的机器,再没别的了。我忍不住问他们:“在这里待久了不会无聊吗?”他们都笑了:“真的喜欢这个东西,就觉得挺有意思的。”从校内选拔,到省内选拔,再到参加国赛。将近小半年的时间,队员们就在这间小小的实验室里发现新点子,分享新看法,创造新发明。在别人看来枯燥的研究,对于他们,却是最有趣的事。队员们说,平时上完课,没事就会过来,想一想怎么把设备改得更好。而这些队员,大部分都不是第一次参加比赛,而是从大一就开始参加各种科研比赛,这就意味着,从大一开始,他们就每天往返于教室和实验室。其他同学有的在大一的时候,还没有找准目标定位,队员们已经开始为了自己热爱的事情不懈努力下去。也正是这样的毅力,让队员们在比赛中屡获佳绩,除了这次比赛,还在河北省三维设计大赛中获得一等奖,全国大学生工程训练大赛中获得省三等奖等好成绩。这些比赛的经历,也为队员们增加了许多经验,使他们在面对大型比赛的时候,沉着应对而不怯场,代表母校斩获一个又一个荣誉。
无悔过往,逐梦远方
队员们大部分都是大四的学生了,即将离开母校。对于他们所经历的大学四年,或许会有遗憾,但从不会后悔。
  科研的道路永远不会是一帆风顺的,不但要忍受寂寞,还要具备顽强的毅力。选择了科研这条道路,就会不可避免的面对学习和竞赛的冲突,这是每一个队员都会面对的问题。朱嘉淇说,在最难熬的时候,每天只睡三个小时。但即使这样,也不会后悔自己的选择。
  现在的队员们,终于历尽千帆,将要到达梦想的下一个港湾。在这次比赛中,队员们远赴杭州,见到了许多其他学校的优秀学子,他们也会佩服其他学校同学精巧的点子,发现自己可以提高的地方,让自己变得更加优秀。在八十多所高校队伍的对决中,大家既是竞争对手,又是彼此互相学习的朋友。这次比赛的经历带来的收获,也是无法替代的。
  对于未来,每个人都有不同的规划,但都充满了希望。四年的比赛科研让他们学会了忍受孤独,厚积薄发。而这样的精神,会激励一代又一代的机械人,让无数年轻的机械人不断前行,逐梦远方。