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扫地机器人还会爬楼梯?兰理工这件作品了解一下!

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  • 日期:2020-12-31

近日,“中铁工业杯”第九届全国大学生机械创新设计大赛决赛在西南交通大学举行。金博娱乐4件作品进入决赛,其中《清扫楼梯机器人》作品参加了现场评审。经过两天紧张激烈的角逐,4件作品均获得全国二等奖。

 

比赛介绍

大赛由全国机械创新设计大赛组委会、教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会等主办,西南交通大学承办。该比赛以“实物参赛、机电结合、系统训练、创新应用、科技创业”为突出特色,成为国内最具影响力、培养学生工程实践能力和综合素质效果显著的大学生竞赛项目之一。本届大赛主题为“智慧家居、幸福家庭”,以助老机械和智慧家居机械的制作为命题,分为初赛和决赛两个阶段。初赛共有30省(自治区、直辖市)678所高校5090件作品参赛,决赛共评出一等奖作品143项,二等奖作品238项。

为了本次比赛,学校师生积极准备,从19年4月国赛主题发布开始,历经校赛预赛、决赛,省赛,国赛初赛和决赛多个环节的比拼,设计和制作水平不断提升,展示了兰理学子良好的创新能力与优秀的团队协作精神和浓厚的课外科技活动氛围。

越挫越勇:直面困难

比赛由学校王富强、宋鸣两位老师带队,王富强、吴爱梅两位老师作为小组指导为学生答疑解惑。参加现场评审的作品为“清扫楼梯机器人”,完成这个作品的队伍由17级机电工程学院机械设计制造及其自动化专业云春阳、豆王红和韩子健同学组成。该团队花费了将近两年半的时间打磨才完成了这个作品。

从最初的构思到最终的实物模型,从校赛到省赛再到国赛的一路披荆斩棘,一次次失败,又一次次反复修改,经历了几百个日日夜夜改进调试完善,这支队伍最终站在了决赛的舞台上。队长云春阳说:“印象最深刻的一件事就是,在国赛比赛前期,我们刚到成都发现机器人发生了故障动不了,但当我们冷静下来后仔细查看线路图去排查问题,最后发现机器人上的两根线因为松动而掉落,导致机器人动不了,这让我们明白了遇到问题一定要稳住心态排查问题。”从一开始在生活中获得灵感,到完成作品不断调试再到发现问题,再进行重新设计,并对第二代作品申请专利,直到第二代作品实现基本设想。整个团队秉承着积极主动,乐观向上的学习态度,解决了一个个困难并坚持完成了自己的产品设想。

实践学习,令他们印象深刻的是轮组在平移和爬楼梯分离装置,豆王红解释道:“我们选择了很多电磁离合器,但都不合适。在第一代产品中我们使用了小的离合器,但是因为嵌入口与轮组无法衔接的问题,我们又选择使用3D打印机打印一个特殊形状的嵌口,让他们连接,但缺点是很容易打滑。最终在第二代产品中,换了大一点的电磁离合器,同时更换的还有更大功率的电机,最终实现了机器人的上楼。”在这次困难中,他们更加懂得了怎么去更好的解决问题,并且拓展了知识面,为以后的研究打下基础。

善于思考,在生活中激发创意

云春阳谈到:“设计清扫楼梯机器人的初衷是解决楼梯的清洁问题,能够减少大量的人力物力使用,而且能够极大地提高清扫工作效率。”此机器人能够一次清扫两层台阶,其主要的原理为上层台阶采用可移动的毛刷滚筒将垃圾扫至下层,下层采用两个圆盘刷,将垃圾聚集,然后从吸风口全部吸入垃圾储存囊中。清扫机器人能够通过物联网、手机 app 进行智能化控制,是善于思考的同学们在人工智能领域的一次尝试和创新。他们团队不仅热爱科创热爱发明,更善于观察生活中的细节,此次比赛创作源头正是他们从生活中观察中获得的灵感。

团队通过一期电视节目受到启发:华山景点台阶多,垃圾清洁不方便,需要很多的人工劳动力。从景区楼梯的清扫需要耗费很大人力,他们联想到了居民楼的楼梯,发现这一问题后,创新性地提出了扫楼梯机器人的想法。他们表示:“当我们看到华山景点垃圾清洁的镜头时,想到那么多台阶清洁垃圾不方便清理,需要人力进行一个台阶一个台阶地去清扫,我们就想是否能够用智能技术代替人力,于是便诞生了去研制一个机器人代替人力的想法。”

除了在学习中投入时间认真学习理论知识来充实自己外,他们将大部分精力投入到这个创作中。因为没有科创经历,在作品的制作过程中他们一次次受挫,又一次次的改进。在进入国赛后,他们所写的《清扫楼梯机器人》说明书需要重新书写,因为在大二期间接触的专业课较少的原因,设计这件作品时机器人运动原理与方案设计并没有仔细计算,在参加国赛期间,在说明书的修改中运用了机械专业设计方法,使得这件作品在众多作品中脱颖而出。

其中的缺失和不足是在老师和同学共同努力和研究下一步步被改进的。韩子健说:“为了将说明书完善得更好,我们需要到图书馆翻阅很多资料,所以对我们来说备赛期间熬夜到两点也是常态。”云春阳说:“我们热爱科创,敢于尝试,有了自己的想法就大胆的去做,不会就去学,在实践中学习也是很享受的一个过程,这次比赛自己也学到了很多以前不知道的东西。”

在挑战中获得进步

对于专业能力他们都很谦虚。云春阳谈到:“参加完比赛以后,我们发现自己设计的方法还是存在漏洞,而且我们在比赛中也见识了很多学校同学的创新设计,并且很多作品都是通过大量的建模及函数计算得出的设计数据。所以这是一次难得的开眼界和提升能力的机会。”

他们表示,这次的比赛过程更是他们学习的过程。韩子健说:“在现场评审的几天,我们发现了自己的很多不足,也与其他团队进行了沟通交流,分享了彼此的经验方法,我们学到了很多东西,而且拓宽了我们的视野。”面对未来,他们充满信心,表示会进一步改进和完善自己的作品,在理论和实践中不断提升自己的能力,积累更多经验。相信他们能够不忘初心,勇敢向前,兰理学子,加油!

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