【综合文库】
同类课题研究水平概述：
目前，在美国、日本、韩国、欧洲等发达国家和地区，如Irobot、伊莱克斯、三星、日立等世界著名公司都已开发出智能清洁机器人。美国专业机器人公司Irobot的产品Roomba，是以数学运算理念设计的，按逐渐扩大的螺旋状运转覆盖整个空间，碰到障碍物后，会转过一定角度继续清洁，通过交叉、重复螺旋运转的路线清洁。该产品没有定位功能，只能做简单的避障，导致它的路径规划重复无效率。瑞典家电制造商伊莱克斯（Electolux）研制生产的清洁机器人小“三叶虫”体积小巧,利用超声波探测障碍物，配有编码器来实现相对定位功能，可建立电子地图，清扫方式为，先沿墙壁绕房间走一周，规划路径后遇障碍物时重新规划路线。韩国三星公司发布的最新吸尘机器人VC-RP30W,内部装有陀螺仪和编码器导航，对于陀螺仪的累积误差通过机器人天花板上的一个视觉定位装置来消除，使用直走迂回算法遍历房间。 2022年，Irobot公司推出新产品Scooba 230，采用了iAdapt科技来感知和监控环境以及使用不同的策略确保地面的干净，内置三级清洗系统，包括清洗、擦洗和擦干地面。缺点是需要人工完成加水换水。近些年，国内也已开始有关清洁机器人的研究开发工作，特别是在移动机器人的运动规划与控制方面取得了一定的成就。哈尔滨工业大学与香港中文大学合作研制了全方位移动地面清扫机器人。采用全方位移动技术，实时避障，具备自动和遥控两种控制方式。浙江大学机械电子研究所也开展了关于清洁机器人的研究工作，并推出了具有初步智能的清洁机器人样机，该机器人能够自主避障，具备自动充电功能，一次清洁覆盖率达到90%。另外华南理工大学、上海交通大学等院校科研机构也进行了不同程度的研究，取得了一些成果。深圳银星智能电器有限公司生产的KV8是的国内产品化的清洁机器人的代表，是国内首个产品化清扫机器人。其采用外螺旋的清扫方式，可以沿墙行走清洁墙角，红外测距传感器用来避障，价格很便宜。缺点是，没有定位功能，效率低下。综合以上分析可以看出：绝大部分清洁机器人不具备有效拖地功能，便宜的低端产品要么没有合理的传感器组要么是定位算法过于粗糙，而高端产品，因价格十分高昂而难以普及。从家用清洁机器人市场发展趋势来看，提供一套真正针对自动有效扫地拖地且成本低、价格便宜问题的解决方案将是清洁机器人研发中的热点问题和关键技术。
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网络智能娱乐健身系统
来源：第十二届“挑战杯”省赛作品 小类：机械与控制 大类：科技发明制作A类 简介：
本作品是集娱乐、网络、智能和科学性于一体的健身系统，系统分成软件模块和硬件模块两部分。系统的整体架构主要由以下4个部分组成：改造过的动感单车、可供用户娱乐的多人在线游戏、多功能网站、和存储用户信息的数据库。其创新点主要体现在以下四个方面：网络游戏娱乐健身、智能阻尼调节、网络社交平台和设备的物联网化。
详细介绍：
为了解决当前健身设备主要存在的以下问题：功能单一、枯燥无味、无法获取用户的健身数据等，我们提出了本系统的创新型概念。本作品是集娱乐、网络、智能和科学性于一体的健身系统，系统分成软件模块和硬件模块两部分。系统的整体架构主要由以下4个部分组成：改造过的动感单车、可供用户娱乐的多人在线游戏、多功能网站、和存储用户信息的数据库。在系统的硬件部分，我们通过改造已有的动感单车，加入了游戏控制，心率监控、转向检测、速度检测，阻尼调节，和USB无线传输等模块，来获取用户的健身数据，同时让健身车可以与电脑终端进行无线USB通信；在系统的软件部分，我们为用户提供了一个多人在线游戏，让多个用户可以在虚拟的健身世界里共同健身；除此之外，我们还为用户配备了一个多功能网站，这个网站提供了社交平台、远程教练、健身提醒以及查看健身数据等服务。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:
本作品的创新点： 1.娱乐健身的思想。本作品通过一个多人在线游戏，在健身时，为用户提供了良好的娱乐体验； 2.智能阻尼调节。系统一方面可以通过BP神经网络自学习的方式调整适合用户的健身强度，另一方面可根据游戏场景，自动调节阻尼； 3.网络社交平台。可以扩大用户交际圈，便于教练异地指导用户健身； 4.统一管理用户信息及健身数据，便于做进一步的分析和决策。本作品在制作过程中采用如下关键技术：RFID技术、传感器技术、无线数据传输技术、USB2.0接口技术、物联网技术、游戏设计相关技术、数据库技术、网站技术等。主要技术指标：本作品的一个突出特点是健身服务一体化，为用户提供健身兼娱乐的服务，同时将收集到的用户健身数据，用于为健身用户指定个性化的健身计划，而且配置的网站提供同城交友功能，扩大用户的社交范围。通过调查表明，在提供这些具有深度和广度的服务基础之上，80%以上的健身用户都表示对这种系统感兴趣，希望能获得这样类似的服务。 科学性、先进性:
本系统相较于传统健身设备具有以下突出的科学先进性： 1.社交和娱乐模式。为用户提供多多功能社交网络平台，便于用户管理个人的健身数据，同时可以和其他用户在虚拟社区中进行交往，扩大用户交际圈。 2.智能调节反馈模式。系统一方面可以根据BP神经网络自学习的方式，自动调整健身强度；另一方面可以根据游戏场景，智能增加或减少运动的阻尼，使用户获得更真实的游戏体验。 3.网络健身器材物联网技术。便于用户管理个人健身数据。 4.让每个用户都拥有自己的健身私人教练。远程教练通过网站可查看用户的基本信息和历史健身数据，并为用户提供合适的个性化健身计划。 5.科学健身计划和虚拟教练。用户注册后，系统会自动为健身者建立了一个虚拟健身教练。通过对健身者的身体素质和用户需求，以及以往的健身资料进行分析，虚拟健身教练会给健身者科学有效的健身建议和意见，并实时提供健身提醒。获奖情况及鉴定结果:
于2022年6月，参加华中科技大学第二届“求是杯”大学生课外学术科技作品竞赛，荣获一等奖.
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作品所处阶段:
实验室阶段。 技术转让方式:
将整个软硬件系统转让。 作品可展示的形式:
第二代作品已完成，可现场演示，并配有视频图片等材料。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测:
网络健身是一个新兴的很有前景的市场。但据初步统计，我国现有人均健身机构拥有量为每10000人拥有一家健身馆，与发达国家每30人拥有一个健身馆的比率存在巨大差距。而且到目前为止，健身还不是国人的一项日常生活规划，需要一定的激励措施。本产品的推出，能很好的解决这一系列问题，此健身系统所具有的多人在线的竞速游戏对用户健身有很大的激励作用。但是该系统不是单纯的体感游戏产品，因为系统能为用户提供合理科学的健身计划，游戏只是我们为解决健身时枯燥无味的问题的工具。本健身设备在使用时需要电脑的支持，对于健身房、普通家庭和游戏用户，电脑已越来越普及，因此其适用范围广，市场需求量大，可用在健身房，办公室，学校，小区，家庭等场所。伴随着本产品的研究和开发，在健身行业中，一种全新的运营模式也必将出现。因为本产品具有相应的智能化健身管理系统，兼容多种网络健身器材，使健身器材的物联网管理模式成为可能。若产品大量投入生产，由于智能化健身管理系统是可以共享的，不需要重复的生产，这样就可以创造可观的经济价值。 同类课题研究水平概述:
主要从健身器材、健身场所管理系统、网络健身系统三个方面进行比较：健身器材市场目前在健身器材市场上最有竞争力的是万年青WNQ (中国驰名商标,中国名牌,WNQ健身器材有限公司)、好家庭goodfamily (中国名牌,中国驰名商标,xxx好家庭体育用品) 、乔山Johnson (1975年台湾,亚洲最大的健身器材品牌之一) 等公司。而对他们公司进行调查，健身器材仍然是独立的，大多没有接入网络功能，监测人心率信息后，没有对健身器材工作强度进行反馈。我们系统以实现了这部分的功能，填补了他们的空白。健身场所管理系统目前的健身场所管理软件，比较著名的是佛盛龙健身会所管理系统、美萍健身房管理系统。但是他们对健身场所的管理都仅仅局限于对会员会费的管理，并没有记录会员在健身时的健身类型，工作强度，健身时间等等，不能针对性的对会员进行服务，如购置
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使用频繁的健身器材。在我们的系统中，由于健身器材都具有联网能力，所以方便通过网络管理健身器材，知道器材的使用情况，从而可以做出合理的决策。网络健身系统在中国，传统健身仍占据主导地位，网络健身技术正在起步阶段，然而悄然兴起的网络健身却受到了国内健身人士的极大青睐。在网络健身系统方面，有突出成就的是xxx乐乐健体育用品有限公司。 2022年，乐乐健已经相继推出网球、自行车、乒乓球、羽毛球、跑步和划船六项网络健身项目。健身者只需挥动蓝牙手柄，就能与网络另一端的伙伴一起打网球、打乒乓或羽毛球，或者骑上网络健身车就能与网友一起在虚拟赛场上PK。他关注于家庭健身，目前还没有推出更加智能化健身管理系统，而且他们系统不能和健身器材进行反馈的控制。在国外，由于健身理念的不同，大多数西方人把健身当作自身的需求，认为并不需要依靠网络来提起兴趣。虽然虚拟技术起源于国外，但国外并未将该技术应用到健身器材领域，据了解，国外还没有在大型健身器材上大规模地应用数字化联网手段的成功案例。中国的健身理念最早是从国外引进的，在发展模式上多少摆脱不了欧美等发达国家的影子，缺乏自己独特的方式。我们通过调查，发现健身设备尚存在的问题，通过自主创新，提出本系统的创新型网络健身理念，并在实验室里完成了第二代作品。网络健身无疑将成为中国健身行业的新支点，为体育用品市场创造新商机。
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轮履两用救援灭火小车
来源：第十二届“挑战杯”作品 小类：机械与控制 大类：科技发明制作A类 简介：
轮履两用救援灭火小车，用于现场有毒、易燃、易爆、高温、高辐射等工业危险环境。 电力驱动，节能环保；轮履两用，全地形通过能力强；网络化智能控制，灭火效率高，克服了现有设备机身沉重、机动能力差、适应环境差等弱点。针对不同的灾难特点及救援要求，依托该小车底盘装备不同的设备可执行多种救援任务。
详细介绍：
继日本地震及福岛核泄漏之后，各种安全事故越来越多，如何安全且快速有效地开展各种救援工作成为社会关注的话题。但现代主要消防设备比较沉重，机动能力较差且在易爆、有毒、高温、高辐射等危险环境下的适应能力较差，对救援人员的人身安全不能提供有效的保障。虽然现有较成熟的消防及救援机器人，但多为内燃机驱动，价格昂贵、体积庞大、结构复杂、功能比较单一且控制系统的遥控范围、控制精度远远不能满足救援要求。 为了弥补当前救援设备的主要缺点，特设计了一种轮履两用救援灭火小车。在火灾时，以小车为载体带动消防炮进入火场进行灭火；在发生灾害时，小车可以充当探测工具，深入危险环境进行探测。该小车的主体设计为消防炮、车架、行走系统、探测灭火系统和控制及保护系统五部分，并采用电力驱动。行走系统由履带行走系统、轮式行走系统和轮履转换系统组成，实现了轮履两用、相互转换，具有全地形通过能力；探测灭火系统由探测系统和消防炮驱动系统组成，用以实现对火场内部情况的探测及消防炮的相关动作，如通过温度传感器、红外成像仪等将现场情况传输给控制系统，驱动消防炮对准着火点高效灭火；控制系统实现了网络化智能控制，用手机、电脑、控制器等设备远距离无线控制各电机、制动器、离合器的运动，精确实现小车的各项运动；保护系统设有水幕保护装置，保证小车在火场的安全。针对不同的灾难特点及救援要求，依托该小车底盘装备不同的设备可执行多种救援任务。 小车结构简单、价格便宜、绿色环保、智能控制，能很好地满足消防救灾及环境探测的需要，应用前景广泛。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标：
目的：随着石化和核电等工业的高速发展，其防火防灾形势异常严峻。消防炮是关键的辅助消防设备，目前，对于地形复杂、高危环境的灭火，仍靠消防队员先将消防炮搬到接近火场处，再实施手工操作灭火。为了提高有毒、易爆、高温、高辐射环境下的灭火及救援效率，保障消防队员和被救人员的安全，特设计轮履两用消防小车。基本思路：作品采用电力驱动，同内燃机模式比较，绿色环保，且成本低；有轮式和履带两套独立的行走系统，根据不同地形，可采用不同的行进方式，实现了全地形通过能力；两侧履带分别采用两台电机独立驱动，增加了小车的机动性。在控制方面采用网络化智能控制，实现了远距离无线遥控。小车装有消防炮、温度传感器、红外成像仪等设备用于危险环境的消防灭火、环境探测等，增设的水幕装置，保护小车在火场的安全。作品力求实用性更强，造价低，维护便捷。创新点：1）小车实现轮履两用，轮履有机结合相互转换，具全地形通过能力。 2）通过红外成像仪将现场情况传输给控制系统，驱动消防炮对准着火点，进行高效灭火。 3）小车实现了网络化智能控制。技术关键：作品的网络智能控制系统、机械传动系统的设计及其整车的技术集成。技术指标：体积（长×宽×高）1600mm×1300mm×900mm、重量250kg、遥控距离空旷10km，复杂环境2km、牵引力1500N、转弯半径0.6m、履带行驶速度0.5m/s、轮式行驶速度5m/s、消防炮旋转角度-75°～+75°、炮筒俯仰角度15°～75°、消防炮俯仰/旋转速度可调节。 科学性、先进性：
针对目前消防炮使用中的安全隐患，提出并设计了一种新型智能化的远程遥控、电力驱动的轮履两用救援灭火小车，完成了作品制造。在消防队进行的现场测试结果表明，在保障人员安全的前提，该小车能满足消防炮特定场合灭火的各项要求。 该作品有机地集成了机械、控制和信息等学科的相关技术,具有以下优势：远程遥控，安全性高；轮履两用，通过性强；网络化智能控制，灭火效率高；电力驱动，节能环保；结构简单，
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成本低。 针对不同灾难的救援要求，依托该小车的底盘，可执行多种救援任务。参考文献 [1]丁哲勇.四轮消防灭火机器人总体设计[D].上海交通大学:上海交通大学,2022 [2]曹庆峰、李琪、王立志、仪维、秦峰.智能消防机器人的研究与开发[J].机电一体化,2022:14(9):43-46 [3]李海涛，王敏，史凌斌等．消防机器人的发展和应用前景[J]．中国公共安全（综合版），2022，(1)：161-164 获奖情况及鉴定结果：
荣获2022年6月xxx第八届“挑战杯”大学生课外学术科技作品赛特等奖 作品所处阶段：
实验室阶段 技术转让方式：
无
作品可展示的形式：
实物、产品 、图纸 磁盘 、现场演示 、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
在执行灭火过程中，首先为消防炮连接水带，启动小车控制系统，操纵小车到达预定地点，进行环境探测，实施智能灭火，并随时优化小车位置。在面对其它灾害时，可卸下消防炮，安装特种装备或仪器，将小车作为探测工具深入危险环境中，收集信息或进行救援。 该小车具有全地形通过能力，可快速到达指定地点实现智能救援灭火，代替消防队员的近距离操作，有效保障队员们生命安全、提高灭火效率。针对不同灾难的特点及救援要求，依托小车底盘，可装备不同的设备，执行多种救援任务。 现有较成熟的消防机器人，多为内燃机驱动，仅装备轮式或履带行走系统，体积庞大、结构复杂、价格昂贵。本作品消除了当前消防炮使用过程中的安全隐患,其轮式和履带两套行走系统能实现长距离、全地形的快速行进，其探测和网络化智能控制系统实现了远距离无线遥控定点灭火。与国内外同内作品相比，实用性强、绿色环保、用途广泛、结构简单、价格便宜、维护成本低的优势，能更好地满足消防救灾的需要，具有良好的推广价值和市场应用前景。 同类课题研究水平概述：
如今工业建设飞快发展，消防部队面对的火灾和应急救援形势相当复杂，尤其是在高温、有毒、易燃、易爆等特定复杂环境中，为切实增强消防部队扑救大火的能力，也为更好地保护广大官兵的生命安全，开发智能化的消防机器人已势在必行。国内外相关的研发工作相当广泛深入。 美国和前苏联较早开展消防机器人研究，稍后英、法、德、日等国也纷纷研
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究该类技术，目前已有多种不同功能的消防机器人用于救灾现场。国际上对消防机器人的研究可分为三个阶段(三代)：第一代是程序控制消防机器人，第二代是具有感觉功能的消防机器人，第三代是智能化消防机器人。目前，工业发达国家正在加快开发具有不同功能的实用型的第一代、第三代（低级）消防机器人，着手研究第三代高级智能机器人。一些工业发达国家把研究开发消防机器人列入国家技术发展规划，作为经济发展的一个重要保证手段。消防机器人能代替消防救援人员进入易燃易爆、有毒、缺氧、浓烟等危险灾害事故现场进行数据采集、处理、反馈，有效地解决了消防人员在上述场所面临的人身安全、数据信息采集不足等问题。 自20世纪80年代末开始，我国消防部队装备研究单位公安部上海消防科学研究所，在公安部的支持下曾多次对作为灭火消防机器人重要组成部分的远控消防炮系统及相应的研究试验技术进行了立项研究，重点解决远控消防炮系统在油码头等场合的工程应用问题，目前该成果已成功地应用于我国众多的油码头、油罐区和飞机维修库等场合，相关产品在国内占据了80%以上的市场份额，产品和工程应用技术已经比较成熟，为我国消防机器人的研究奠定了良好的基础。 现在的消防机器人多采用内燃机提供动力，仅装备轮式或履带行走系统，传动系统为液压系统，虽性能可靠，但价格昂贵、体积庞大、结构复杂。这些问题都限制了消防机器人在抗灾救险中的大规模应用。 轮履两用救援灭火小车采用电力驱动，可以实现轮式行走与履带行走两种行进方式，通过远程遥控控制小车进入火灾现场，通过摄像头探测火场内部情况，控制车载的消防炮进行准确的灭火救灾作业，从而尽可能地保证消防人员的人身安全，同时显著提高了救援灭火效率。小车结构简单、机动性强、价格便宜、绿色环保，能更好地满足消防救灾的需要，应用前景广泛。
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深海复合轮式行走机构的设计与研究
来源：第十二届“挑战杯”作品 小类：机械与控制 大类：科技发明制作A类 简介：
深海复合轮式行走机构是一款全新的、兼有主被动混合越障模式的深海行走机构。该行走机构主要包括复合轮组机构、铰接式密封抗压型整体罐式车架、行驶机构、动力系统、传动系统、液压系统、控制系统，其相关技术涉及机械、计算机、信息、控制、新材料、通讯等多个学科及领域。复合轮式行走机构的巧妙的设计弥补了传统普通轮式行走机构越障能力弱的弊端，使得该行走机构具有良好的深海复杂地形自适应能力和很强的主动越障能力。
详细介绍：
深海富钴结壳和金属热硫化物资源将成为本世纪的新兴产业。为了在深海领域占据有利地位，世界各国纷纷致力于深海技术的研发，海洋已经成为继月球、火星之后世界范围内又一争夺热点。目前，深海技术研发的热点集中在适应其赋存状态的行走技术方面。国内外学者研究的行走方式主要有履带式、轮式、腿式和轮腿式。基于运动的灵活性，并考虑到功耗和控制的复杂性，多数行走机构采用轮式结构。但目前大多数轮式行走机构在复杂地形和松软底质上的移动能力和越障能力还较差，一般只能越过高度小于轮胎半径的垂直障碍，跨过宽度小于轮胎直径的壕沟。 针对目前国内外轮式行走机构存在的弊端，作者提出了一款全新的、具有主被动混合越障模式的深海复合轮式行走机构。该行走机构主要包括复合轮组机构、铰接式密封抗压型整体罐式车架、行驶机构、动力系统、传动系统、液压系统和控制系统，其设计涉及机械、计算机、信息、控制、新材料、通讯等多个学科及领域，各总成匹配协同优化设计，使得该行走机构不仅能被动的自适应一般的深海地形环境，还能采用主动控制的方式越过高于轮胎半径的台阶，跨过大于轮胎直径的壕沟等特殊复杂地形。整个行走机构具有自适应能力强、越障避障性能高、体积小、重量轻、功耗低、承压能力大、运动灵活、安全可靠等优点。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:
（1）研究目的：研制一款全新的、具有主被动混合越障模式的深海复合轮式行走机构。（2）基本思路：a.深海非结构底质力学特性分析与实验室模拟；b.行走机构的总体设计；c.行走机构通过性能分析；d.行走机构运动学建模分析；e.行走机构虚拟样机仿真研究；f.行走机构原理样机试验研究；（3）本设计具有以下创新性设计： a.复合轮组的主、被动控制设计 不仅能被动自适应一般深海地形环境，还能采用主动控制方式越过高于轮胎半径的台阶，跨过大于轮胎直径的壕沟等特殊地形； b.复合轮组几何结构设计 使得各个轮胎的轴荷能够平均分配到各个轮胎； c.传动系统的复合设计 采用多级复合链轮的链条传动，使该机构拥有12x12的全驱动能力,有较大的接地比压； d.铰接式密封抗压型整体罐式车架设计 既可承压又使得运动高效灵活，提高越障和避障的稳定性； e.压力补偿技术 实现了水下液压系统与常规液压系统在设计方法上的统一。（4）技术关键：a.在满足任务要求和实现功能的基础上，减小体积、质量和功耗；b.增强越障性能；c.提高运动稳定性;d.增强深海自身防护能力；e.自主导航与路径规划技术；f.避障能力；g.多传感器信息融合、信号及数据压缩、传输与恢复；h.深海压力补偿技术等等。（5）主要技术指标：a.行驶速度在0.1-0.8m/s；b.通过高于轮胎半径的垂直障碍；c.爬30°坡；e.跨越大于轮胎直径的壕沟；f.可搭载载荷2t；g.最大包络尺寸4200mm/2022mm/1500mm。 科学性、先进性:
目前，国、内外传统轮式行走机构在复杂地形和松软底质上的移动能力和越障能力较差，一般只能越过高度小于轮胎半径的垂直障碍，跨过宽度小于轮胎直径的壕沟。 新型深海复合轮式行走机构由四套复合轮组机构和铰接式密封抗压型整体罐式车架连接组成。与现有轮式设计技术相比，复合轮组机构既兼有传统轮式行走机构的特点，又具备智能性很强的
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主动控制高越障性能。三个车轮W1、W2、W3在油缸1和油缸2的伸缩辅助作用下可实现一定程度的空间结构变化，从而使整个机构兼有主、被动混合越障模式。主动模式下可以越过高于轮胎半径的垂直障碍，跨过大于轮胎直径的壕沟；被动模式下，可以爬30°坡，自适应普通海底底质环境行驶等等。其相关技术涉及机械、计算机、信息、控制、新材料、通讯等多个学科及领域，新型复合轮式行走机构在设计上解决了传统轮式行走机构设计上存在的越障能力差的弊端。 获奖情况及鉴定结果:
1.2022年12月获学校“摇篮杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖； 2.2022年获省级“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛特等奖； 作品所处阶段:
中试阶段 技术转让方式:
合作开发 作品可展示的形式:
■实物、产品 ■模型 ■图纸 ■磁盘 ■图片 ■录像 ■样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测:
目前大多数轮式行走机构在复杂地形和松软底质上的移动能力和越障能力还较差，一般只能越过高度小于轮胎半径的垂直障碍，跨过宽度小于轮胎直径的壕沟。该新型深海复合轮式行走机构的创新性设计弥补了传统轮式行走机构越障能力相对较差的弊端，不仅可以越过高度大于轮胎半径的垂直障碍，还可以跨过宽度大于轮胎直径的壕沟等各种深海复杂地形。先进的深海补偿技术和铰接式密封抗压型整体罐式车架相结合，既可深海承压又使得运动高效灵活，提高越障和避障的稳定性。 深海复合轮式行走机构的设计研究对发展我国的深海技术，开发深海富钴结壳及热液硫化物资源具有极为重要的战略意义。其相关技术涉及机械、计算机、信息、控制、新材料、通讯等多个学科及领域，对推动相关学科协同发展和技术创新具有重大意义。该机构的设计应用不仅为深海采矿车的研究及开发提供理论参考和技术支持，同时，在航天科考、救灾排险、军事侦察、矿业林业、助残等方面均具有巨大应用前景，因而具有重要的学术意义和工程应用价值。
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同类课题研究水平概述:
目前，国内外适应各种地形的行走方式主要有轮式、履带式、腿足式以及混合式，它们各具不同的地形运动特性： 1.轮式行走方式的特点是效率高、灵活性高，与悬挂、轮胎形式的设计结合，可以得到较高的通过性能和抗侧翻的能力。各国的月球车方案均首推轮式设计，且在军用领域轮式方案已经逐渐成为各国战场运输的主力平台，轮式装甲车造价和维修费用低，由于驱动方式和悬挂形式的改进，其通过性能、稳定性能已经不逊于履带式装甲车。 2.履带行走方式是轮式移动机构的拓展，接地比压小，通过性能和越野机动性强，具有良好的牵引附着性能，适合在松软地面和凹凸不平的地面上行走，其适应地形的方式是破坏性的，且能耗大。 3.腿足式移动方式采用了类似人、兽或昆虫用脚迈步移动的运动方式，地形适应性广泛。在崎岖松软的地表上行走时具有良好的能耗特性，但结构复杂，且难以控制，尤其是行走重心移动及稳定性问题。 基于运动的灵活性，并考虑到功耗和控制的复杂性，多数行走机构采用轮式结构。但目前大多数轮式行走机构在复杂地形和松软底质上的移动能力和越障能力还较差，一般只能越过高度小于轮胎半径的垂直障碍，跨过宽度小于轮胎直径的壕沟。 本设计提出了一种全新的、具有主被动混合越障模式的深海复合轮式行走机构。该行走机构不仅能被动的自适应一般的深海地形环境，还能采用主动控制的方式越过高于轮胎半径的台阶，跨过大于轮胎直径的壕沟等特殊复杂地形，弥补了传统轮式行走机构越障性能差的弊端。使得该机构不仅既具有传统轮式行走构灵活性的优点，还具有其它行走机构主动控制的高越障能力的优点。
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智能导航移动监控与救援系统
来源：第十二届“挑战杯”省赛作品 小类：机械与控制 大类：科技发明制作A类 简介：
智能导航移动监控与救援系统在安防、抢险救灾、航拍等领域具有重要价值。本系统由飞行终端、地面站和远程监控中心组成。飞行终端由四旋翼飞行器与自适应云台组成，可实现垂直起降、定点悬停、自动巡航等功能。地面站包含电脑、无线通信模块与移动电源系统，可实时接收监控数据，可设定监控路线并显示实时位置，可对电池充电。远程监控中心通过网络与多个地面站连接，实时获取信息并显示。本系统结构简单、成本低廉，有利于推广。
详细介绍：
智能导航移动监控与救援系统由飞行终端、地面站和远程监控中心三部分构成。飞行终端搭载在四旋翼飞行器上，飞行噪音小，飞行稳定，机动性强。通过电子罗盘、GPS定位装置和导航控制器实现对目标位置和现态位置的精确定位，智能规划飞行轨迹，从而使移动监控系统更加智能化。根据陀螺仪和加速度计采集到的信息确认实时姿态，驱动无刷电机对姿态进行调节，实现了飞行终端稳定，准确飞行。同时可搭载各类型监控设备模块例如：摄像机、红外成像仪、照相机、气体传感器等探测仪器，以适应各种不同环境的监控需求。并且飞行终端与地面站通过无线通信模块建立无线连接，地面站与远程监控中心通过因特网或3G无线网络建立连接，从而实现了飞行终端、地面站和远程监控中心之间的信息交流，实现远程监控，智能导航。本系统凭借其优越的性能和通用的监控平台较好的适应了现代社会的应用要求。 本系统操作简便，操作者只需在地面站上位机地图上确认目标位置以及各项参数，便可完成智能规划移动轨迹、自动巡航、智能监控、智能返航一系列相关任务。在监控中心，人们可以在大屏幕上看到多个地面站传输回来的影像或者其他数据，获知实时情况。 本系统与地面固定监控系统不同的是，它具有更高的灵活性，并能在不同角度全方位进行监控和拍摄。飞行终端可以携带高清的摄像头在空中实现稳定的拍摄，并实时地将视频或者图片数据发送回来，而我们只需要在地面站上进行简单的操作。本救援平台在火场、灾害救援和人员搜索等方面有较广阔的应用前景。相比大型直升机，本救援平台价格低廉，可以随时启用，反应迅速。相比其他的
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微型飞行器，比如电动直升机和固定翼飞机，本救援平台对起飞降落地点要求极低，且结构简单，易于维护。本系统能无人飞行,实时传输数据，自主巡航使它在采集环境数据方面的能力得天独厚，可以搭载各种探测器。本系统能够搭载轻便的空气采样器材，可以在空中实时采集空气样本，快速分析目标区域的空气质量。在核泄漏等人等对人有伤害的情况下，快速无人监测当然最为理想，本系统可以携带核辐射检测仪器对核辐射强度进行检测。在灾害搜救中，飞行终端可以搭载生命探测仪大范围地搜索幸存者。故本系统是一个通用的空中信息采集平台，通过在云台上搭载不同类型的设备，可以完成等不同需求的监控作业，以满足多方面的需求。目前，已经有一些公司对我们的系统有感兴趣，表示出合作意向，可见本系统的应用前景很广阔。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:
随着社会的快速发展，在高楼火灾、新闻摄影、国土勘探、野生动物保护、地质灾害调查、森林防火等领域，对移动监控的需求越来越大。人们对一种机动性强、操作简便、成本低廉的监控系统的需求也越来越强烈。 本作品要求移动平台能够适应各种复杂环境，具备垂直起降和自主飞行的能力，且高度智能化，能以各种姿态飞行。同时要求造价低廉，控制简单，操作灵活，飞行过程噪声低，低空飞行稳定，可实时收发数据。根据上述要求，本作品使用模块化设计，易于改装，可以搭载各种设备。本系统有以下四个创新点：1）智能导航飞行终端；2）多类型监控设备搭载平台；3）云台的自适应与头部跟踪。涉及的关键技术有：1）多学科集成的控制系统设计；2）整合传感器数据进行状态变量的估计；3）自主飞行控制算法的设计; 4）飞行器避障的设计。系统的技术指标有空载重量：800克；最大有效载荷：1000克；最高飞行高度：500米；最大飞行速度：40千米/小时；无线传输距离：3千米；单节续航时间：30分钟；抗风能力：4级；地面站独立供电工作时间：10小时；地面站重量：15千克。 科学性、先进性:
1）自行开发了先进的导航模块，具有自动巡航和智能返航等新颖的功能，简化了人员操作。 2）自行开发了功能完善的地面站。地面站能与移动平
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台保持良好的通讯，并能为机载电池充电。 3）作品基于模块化的设计理念，可以根据具体的要求进行功能模块组合，满足不同使用场合的要求，为产品在其他不同领域的进一步开发奠定了良好的基础。 4）整合传感器数据进行状态变量的估计。本系统采用了三轴陀螺仪和三轴加速度传感器作为主要的飞行姿态反馈传感器，此外还添加了GPS、电子罗盘和高度传感器等传感器。本系统通过把这些信息进行良好地滤波和整合处理从而得以准确地得到当前飞行器的飞行状态。 获奖情况及鉴定结果:
本作品在2022年获得武汉理工大学自主创新基金本科生项目的支持。本作品于2022年在武汉理工大学第十届“创新杯”大学生科技文化节之大学生课外学术科技作品竞赛中荣获机械控制类作品一等奖。本作品于2022年在xxx第八届“挑战杯·青春在沃”大学生课外学术科技作品竞赛获特等奖。 作品所处阶段:
中试阶段 技术转让方式:
专利权转让合同 作品可展示的形式:
实物、产品 ；模型；图纸；磁盘；现场演示；图片；录像。 使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测:
本系统能够适应各种复杂环境，具备智能导航和远程实时监控的功能，飞行终端对起飞着陆地点的要求较低，能以各种姿态飞行。系统造价低廉，操作简单，控制灵活，飞行过程中噪声低，低空飞行稳定，可实时收发数据。平台使用模块化设计，易于改装，可以搭载各种设备。本救援平台在火场、灾害救援和人员搜索等方面有较广阔的应用前景。相比大型直升机，本救援平台价格低廉，可以随时启用，反应迅速。相比其他的微型飞行器，比如电动直升机和固定翼飞机，本救援平台对起飞降落地点要求极低，且结构简单，易于维护。随着城市化进程的不断推进，越来越多的高楼座座高楼拔地而起，高楼失火事件也时有发生，南京、上海等地高楼失火造成的重大损失，更是警钟长鸣。据2022统计，全国共有3239个消防中队，每个中队均可装备3-5套本救援平台，这就有将近一万套的市场。在林场，本救援平台可以用作平时监测之用，可以较早地发现火灾隐患。目前我国
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共有国有林场4507处， 如果每个林场可以装备2-3套本救援平台，将又是一个很大的市场。 同类课题研究水平概述:
移动监控与救援系统的研究起于国外，有许多大学和公司在进行相关的研究，技术已经比较成熟。目前，德国和加拿大等国的移动监控系统已经投入了商业化运行，美国的类似系统也被用于军事领域，获得了不错的效果。德国microdrones GmbH是于2022年10月成立的全球领先的垂直起降微型无人机系统开发商，microdrones开发的md4-200四旋翼微型无人飞行器监控系统2022年4月一经推出，即在欧洲市场取得巨大成功，截止2022年3月销售数量已经超过500套，客户遍及警察、消防、特种部队、军队、边防、媒体、航空摄影、空中考古、空中监控、环境保护等多个行业。md4-200可用于执行资料收集、协调指挥、搜索、测量、通讯、检测、侦查等多种空中任务。 但是，目前国内的相关研究还处于起步阶段，只有少数几个公司和单位具备仿制的能力，还没有出现能够大批量生产并应用的产品。进行相关研究的大学也为数不多，能够实现自动飞行和智能导航的则更少了。 据国内报道，哈尔滨工程大学学生自主研制的“四旋翼无人飞行器”在2022年成功地进行了试飞。但是该飞行器只能人工遥控飞行，不能自主飞行，也没有地面站提供支持。 本系统不仅实现了飞行终端的智能导航，而且设计了功能完善的地面站，还有远程监控中心可以实时得查看多个飞行终端传回来的影像和其他监控数据。故本智能导航移动监控系统在国内具有一定的先进水平。
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智能型扫地拖地清洁机器人
来源：第十二届“挑战杯”作品 小类：机械与控制 大类：科技发明制作A类 简介：
针对市场上清洁机器人只能扫地而不能有效拖地和价格昂贵情况，研制一种智能型扫地拖地清洁机器人。创新点有：（1）设计一种自清洁拖地结构，实现自动拖地和自清洁；（2）设计一种清洁机器人拖板的超声波清洗装置；（3）设计一种自动充水、排污水装置；（4）设计一种基于电子罗盘的全区域覆盖路径规划算法，提高清洁效率。获专利授权１项，申请发明专利２项，省一等奖2项,获市高校学生知识产权创新赛“金奖”，并获企业资助。
详细介绍：
近年来，全球服务机器人以每年40%的速度增长，据预测，到2022年，市场需求额可高达1500亿美元以上，其中，清洁机器人将是主要增长点。本项目针对目前市场上的清洁机器人只能扫地而不能有效拖地和价格昂贵的情况，研制了一种集吸尘、扫地和拖地功能于一体的结构精巧、造价便宜的智能型扫地拖地清洁机器人。其特色及创新点主要体现在：（1）全新地设计了一种智能清洁机器人的自清洁拖地结构，实现自动拖地和自清洁的独特功能，突破了市面上的清洁机器人无有效拖地功能的瓶颈，目前该技术已获专利授权；（2）设计了一种清洗清洁机器人拖板的超声波清洗方法及装置（正在申请发明专利）；（3）设计了一种自动充水、排污水装置（已申请发明专利），实现智能换水，自主高效拖地；（4）采用成本较低的多传感器融合技术，设计一种基于电子罗盘的全区域覆盖路径规划算法，提高了清洁的覆盖率和效率。本作品已获专利授权１项，已申请发明专利２项、实用新型专利１项；前期作品曾获2022年省大学生电子设计竞赛“一等奖”，2022年第二届高校学生知识产权创新赛发明创新类“金奖”，第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛校赛科技发明类“一等奖”，2022年第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛省赛科技发明类“一等奖”；2022年省大学生创新实验项目重点项目立项；由于其先进性和实用性，本作品与企业签订合作协议并获得资助；并受到电视台的专门采访。本作品主要适用于家庭及公共场馆的室内清洁，和目前市场上的同类产品相比，本作品具有独特的自动拖地功能，其清洁效率高，且具有低成本优势，因此必然具有广阔的市场前景，产生很好的经济效益和社会效益。
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作品图片
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标：
１、发明目的：针对目前市场上清洁机器人只能扫地缺乏有效拖地功能的情况，研制了一台集扫地和拖地功能于一体的智能型扫地拖地清洁机器人样机。最终形成一种结构合理、性能优异、成本低廉、功耗低、智能化程度较高的机电一体化应用产品。２、基本思路：通过针对清洁机器人的吸尘扫地和拖地机械结构、移动机构、传感器系统、机器人避障和路径规划算法进行研究，研制出物美价廉的样机。３、本作品创新点如下： (1)设计了一种智能清洁机器人的自清洁拖地结构（已获授权,专利申请号：202220222763.9），能实现自动拖地和自清洁； (2)设计了一种清洗清洁机器人拖板的超声波清洗方法及装置（正在申请发明专利）； (3)设计了一种自动充水、排污水装置（已申请发明专利），实现智能换水，自主高效拖地； (4)采用成本较低的多传感器融合技术，设计一种基于电子罗盘的全区域覆盖路径规划算法，提高了清洁的覆盖率和效率。４、作品的技术关键在于：(1)设计覆盖率高、可执行度好的避障策略和路径规划算法，以提高清洁机器人的清洁效率；(2)设计高精度耐用的吸尘扫地、拖地机械结构，达到节能的目的，从而保证作品长时间自主完成清洁任务。５、主要技术指标：针对20平米的测试房间，40分钟扫地区域覆盖率达95%，拖地区域覆盖率达85%，清洁效率较高。 科学性、先进性：
1.科学性：在对国内外相关技术进行详细研究的基础上，该发明的工作原理是通过红外传感器、电子罗盘、垃圾检测传感器、液位传感器和微动开关等组成的传感器系统采集外部环境数据，并做出规划决策，控制移动机构、扫地拖地机构等执行机构，以实现快速避障、高效扫地拖地、自主充水排水及自主充电等功能。系统运用红外检测原理、丝杆传动机械原理、
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自动控制等科学原理。方案科学可行。 2.先进性：针对目前市场上清洁机器人只能扫地缺乏有效拖地功能的情况，研制的作品集吸尘、扫地和拖地功能于一体,其先进性主要体现在： (1)设计一种智能清洁机器人的自清洁拖地结构（已获专利授权，申请号：202220222763.9），实现自动拖地和自清洁的独特功能； (2)设计一种清洗清洁机器人拖板的超声波清洗方法及装置（正在申请发明专利）； (3)设计一种自动充水、排污水装置（已申请发明专利），实现智能换水，自主高效拖地； (4)采用成本较低的多传感器融合技术，设计一种基于电子罗盘的全区域覆盖路径规划算法，提高了清洁效率。 获奖情况及鉴定结果：
①2022年9月，省大学生电子设计竞赛“一等奖”； ②2022年11月，第二届高校学生知识产权创新赛发明创新类“金奖”； ③2022年3月，第十二届全国“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛校赛科技发明类“一等奖”； ④2022年4月，第十二届全国“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛省赛科技发明类“一等奖”； ⑤2022年6月，省大学生创新实验项目“重点项目”立项。作品所处阶段：
实验室阶段 技术转让方式：
无
作品可展示的形式：
实物、产品、图纸、现场演示、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
1、使用说明：①首先通过键盘或者遥控器启动清洁机器人工作。②依工作模式执行相应操作。③需要在机器人工作场所安置水站、充电站及虚拟墙等。2、技术特点和优势：一种集吸尘、扫地和拖地功能于一体的智能型清洁机器人。已获专利授权，设计了自清洁拖地结构，采用超声波清洗技术，并设计全区域覆盖路径规划算法，提高了清洁效率。3、适用范围：家庭及公共场馆室内清洁，还可扩展为教学设备、消防安全、救援抢险等。４、推广前景与经济效益预测：全球服务机器人以每年40%的速度增长，据预测，到2022年，市场需求额可达1500亿美元以上，其中，清洁机器人将是主要增长点。拥有3.5亿个家庭的中国,服务机器人销量将如手机,保守估计有上亿台,而全球总需求量达几十亿台。除计算机,网络等市场外，单是机器人维修与配套市场就难以想象其规模，这将是未来多年间任何产业也无法比拟的大市场。和同类产品相比，本作品具有独特的自动拖地功能，清洁效率高，且具有低成本优势，项目与企业签订了协议并获得资助及电视台媒体报道，因此必然具有广阔的市场前景。(收起)
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关节式柔性坐标测量机
来源：第十一届“挑战杯”国赛作品 小类：机械与控制 大类：科技发明制作A类 简介：
关节式柔性坐标测量机是依据仿生运动学原理而设计的一种新型坐标测量系统，与工业常见的机械手相类似，由6个旋转关节构成。它不仅能够测量和评价一般几何特征如直线、平面、圆柱、球体等，评价一般零件加工精度如平面度垂直度平行度、球度等；还能够对体积大质量重的物体进行测量、实现现场快速测量、在加工装配过程中进行在线检测，若配以扫描测头可根据产品模型或样件进行产品设计开发；在模具制造等领域有广泛地应用前景。
详细介绍：
关节式柔性坐标测量机能够方便地应用于对复杂零件进行现场快速测量，重大物体测量和逆向工程等。该测量机系统包括机械结构，电路，软件，三大系统构成。测量模型及标定方法是它的两个核心技术。它是由六个转动关节通过一系列的杆件串联而成。每个关节上安装有一个角度编码器用来测量关节转动的角度。采用 FPGA设计的电路系统处理各角度编码器输出信号的来获得各关节转动的角度，并发送到 PC 机。采用D-H方法建立了测量模型，通过坐标转换最终获得测头的坐标信息。关节式坐标测量机具有多项误差源。我们首先对测量结果影响较大的角度偏心误差进行了测量和修正。在测量机装配完成后，难以通过直接测量的方法来获得测量机实际参数。我们分别采用标准锥窝和量块对测量机进行单点标定和空间距离标定。即可获得测量机各参数。在进行标定后，测量误差大大降低。我们基于 VC 和 OPENGL 设计了基本的测量机程序，它接受从测量电路发来的角度信息，经过误差修正和处理后得到三维坐标信息。我们设计的关节式坐标测量机。填补了国内空白，同时相对于国外的产品我们的成本更低，精度也能满足实际测量要求。
作品图片
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:
作品设计：所谓关节式柔性坐标测量机是依据仿生运动学原理而设计的一种新型坐标测量系统，与工业常见的机械手相类似，由6个旋转关节构成。这是一种属于非正交串联空间机构的坐标测量系统，与传统的正交三坐标测量机有很大不同。发明目的：本发明旨在提供一种能够满足工业现场各种测量需求的便捷的坐标测量手段。创新点及关键技术： ① 对测量机系统设计运用精度理论进行指导，即保证了测量机的精度，又降低了成本。 ② 采用新型的标定装置，对测量机进行标定，新型的标定装置具有极高的温度稳定性，对环境要求低，标定效果好。 ③ 电路系统是采用FPGA设计的，使用FPGA设计了多个计数器，完成了对角度编码器的计数；它的结构设计、数学模型、参数标定技术及误差修正技术为其最为关键的技术。技术指标：经过标定后的关节式柔性坐标测量机精度可达到0.08mm，其测量范围相对传统的正交坐标测量机更大，最大可测空间为直径2.4m的球形空间。科学性、先进性:
科学性：关节式柔性坐标测量机采用圆光栅作为标尺基准，与传统的正交式三坐标测量机相比具有造价较低，结构灵巧，测量空间大的特点，可应用于较大尺寸的测量；它重量轻，能够提供便携式测量服务，适用于工业现场测量。关节式坐标测量机的结构参数多，而在制造过程中又难以保证其参数的精度，所以一般其结构参数是通过标定的方法来获得，这样就降低了对制造工艺的要求，同时也降低了生产成本。先进性：在国外关节式坐标测量机的研究起步较早，目前已有成熟的产品，但在国内售价都相对昂贵。国内也有高校和科研院所进行相关的研究，但都还没有实现产品化，有些研究所能达到的精度也较低，目前我们的作品处于国内领先行列。它是通过测量角度量及数学运算获得三维信息，这与传统的正交式坐标测量机直接测量三维长度量获得坐标值有很大的不同，它结构灵活轻便，对工作环境要求不高， 有很大的优势。获奖情况及鉴定结果:
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该作品于2022年获得某校第11届“斛兵杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获得一等奖。该作品在今年第三届“挑战杯”合锻集团xxx大学生课外学术科技作品竞赛中获得特等奖。作品所处阶段:
生产阶段 技术转让方式:
技术入股 作品可展示的形式:
实物图片录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测:
技术特点 ①测量机由机座大臂小臂以及测头通过相互垂直配置的双关节结构串连而成，交叉轴和内嵌轴均采用了双角接触轴承背对背安装，具有稳定的机械结构； ②对关键关节采用了双读数头的测角系统，提高了测角的精度和稳定性； ③通过对角度误差的修正保证测角精度； ④电路系统是采用FPGA设计的； ⑤通过标定的方法保证测量机整体的精度； ⑥测量机的软件采用VC和OpenGL编程。适应范围及推广前景关节式柔性坐标测量机通过坐标测量来实现其测量功能的，它不仅能够测量和评价一般几何特征如直线、平面、圆柱、球体等，评价一般零件加工精度如平面度垂直度平行度、球度等；还能够对体积大质量重的物体进行测量、实现现场快速测量、在加工装配过程中进行在线检测，若配以扫描测头可根据产品模型或样件进行产品设计开发；在模具制造等领域有广泛地应用前景。市场分析及经济效益随着工业技术的发展人们越来越需要便捷的测量手段，因此关节式柔性坐标测量机有着广阔的市场前景，同时其制造成本较低，有着可观的经济效益。同类课题研究水平概述:
关节式坐标测量机是应用传感器技术的接触式三维测量装置，通过安装在各关节及杆件内部的角度编码器获得各关节转角和杆件转角，再结合测量机的机械参数（杆长、关节偏置量、杆件垂直度等）坐标转换方法计算出测量点的三维坐标。国外在这一领域的研究起步最早，目前己经取得了非常瞩目的成就，如 FARO 公司已经研制出如 Faro Arm-Platinum等具有高精度的多种型号测量机， CIMCORE（星科）公司的也推出了STINGER II等类型的关节式坐标测量机。国内也有相关的高校和科研院
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所从事相关研究，对测量机的机械结构、数学理论及标定技术等方面进行了系统的研究，但大多数只停留在理论研究和基于国外产品的分析，并没有实现产品化和生产加工。目前国内在该领域的研究进展缓慢。这是因为关节式坐标测量机在技术上存在以下特点： ① 关节式坐标测量机在结构形式上是一个串联开链系统，它是由几个杆件通过一系列的转动关节串联起来构成的，因此对微小的误差有放大作用，极难提高测量精度。 ② 关节式坐标测量机在使用时是通过人手进行操作的，所以在使用时由于操作方式及测量力的不同，会引起测量机各运动部件之间发生微小形变，也会造成测量误差。因此，关节式坐标测量机对机械结构的稳定性要求极高。 ③ 关节式坐标测量机是通过测量角度来获得三维信息的，所以角度测量系统的精度对测量机整体精度有很大的影响，由于在使用时测量力的不同会影响角度测量系统的实际测量精度，所以精度难以提高。 ④ 国内的圆光栅编码器的尺寸较大，集成度不高，刻线密度不高，测角精度较低。因此关节式坐标测量机的关节采用的角度编码器需要依赖进口，成本较高。 ⑤ 关节式坐标测量机的结构参数不能依靠加工和装配来保证，需要通过标定实验来进行参数识别，而参数识别的效果对测量机的精度也能产生较大影响。我们研制的关节式坐标测量机，关节部位采用了双角接触轴承背对背安装，机械结构比较稳定，在关键的两个关节采用了双读数头的测角系统，进一步提高了测角的稳定性，采用基于Gauss-Newton法的参数辨识方法，并利用了自制的高精度标定装置，实验证明能够有效地提高测量机的精度。目前研制的测量机测量范围可达到Φ2.4m的球形空间，测量精度可达到0.08mm，可与国外中等精度的产品相媲美。
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吸盘抛振式穴盘育苗半自动精量播种机
来源：第十一届“挑战杯”国赛作品 小类：机械与控制 大类：科技发明制作A类 简介：
1．作品专利名称 吸盘抛振式半自动精量穴盘育苗播种机，专利号：2022202231262。 2．应用领域和技术原理 本作品可广泛用于各类温棚（220伏/50赫兹电源）棉花、番茄、辣椒等作物的穴盘（72穴或128穴）育苗精量播种。 该作品采用的是负压取种，正压投种的技术原理。工作时，真空设备将吸种盘气室抽成一定的负压，使吸种盘上的每个吸嘴产生足够的吸力。当吸种盘移至抛振式种子室上方时，牵引电线铁断电，弹簧伸张将种子盘及其里面的种子抛向吸种盘吸嘴，处于“悬浮”状态的种子在吸嘴负压作用下，吸到每个吸嘴上，实现精量取种；移动吸种盘到穴盘上，打开卸压阀，同时切换正气压，气室内的真空度消失，种子靠正气压吹入穴盘的穴孔内，实现快速准确投种和清孔。 3．主要性能指标生产率 ≥ 600盘/h; 合格率（%）≥95（棉花每穴1粒；加工番茄每穴1-2粒）; 空穴率(%): ≤3; 重播率(%)：≤2; 配套动力(KW)：1.2; 工作电压(V/HZ)：AC 220/50 4、创造性和先进性（1）抛振式种子室，有效避免了种子分布不均，取种更可靠。（2）孔式吸种盘定量取种精度高，互换性好。（3）直滑轨机构运动简单，操作快捷，工作效率高。（4）气吸取种，气吹投种清孔气动系统，解决了吸孔堵塞难题，空穴率明显降低。 (5）作品研究采用了理论分析、三维动态造型设计、虚拟数值模拟试验和物理实验等方法，整机能耗、结构、性能更合理。 5、主要技术特点（1）结构简单，使用维护简便，造价低。（2）效率高，性能稳定可靠。（3）适应性强。
详细介绍：
1. 作品专利名称：吸盘抛振式半自动精量穴盘育苗播种机，专利号：2022202231262。 2．任务来源:2022年大学生训练研究计划项目(项目编号：SRP0709098) ； 3．应用领域和技术原理:本作品可广泛用于各类温棚（220伏/50赫兹电源）棉花、番茄、辣椒等作物的穴盘（72穴或128穴）育苗精量播种。该作品采用的是负压取种，正压投种的技术原理。工作时，真空设备将吸种盘气室抽成一定的负压，使吸种盘上的每个吸嘴产生足够的吸力。当吸种盘移至抛振式种子室上方时，牵引电线铁断电，弹簧伸张将种子盘及其里面的种子抛向吸种盘吸嘴，处于“悬
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浮”状态的种子在吸嘴负压作用下，吸到每个吸嘴上，实现精量取种；移动吸种盘到穴盘上，打开卸压阀，同时切换正气压，气室内的真空度消失，种子靠正气压吹入穴盘的穴孔内，实现快速准确投种和清孔。 4．主要性能指标生产率 ≥ 600盘/h 合格率（%）≥95（棉花每穴1粒；加工番茄每穴1-2粒）空穴率(%): ≤3 重播率(%)：≤2 配套动力(KW)：1.2 工作电压(V/HZ)：AC 220/50 5. 创造性和先进性（1）电衔铁与弹簧组成的抛振式种子室，减小取种时种子间的阻滞力和吸附力，有效避免种子分布不均，取种更可靠。 （2）孔式吸嘴与板式吸种盘组成的吸种盘与传统窝眼式吸种盘相比，定量取种精度高。通过更换吸种盘吸嘴可满足水稻、番茄、辣椒、烟草、花卉、蔬菜等多作物穴盘育苗要求。（3）采用直滑轨机构取代传统拱形或四连杆机构，运动简单，操作快捷，与传统板式育苗播种机相比，工作效率更高。（4）研究设计的气动系统实现了气吸取种，气吹投种清孔，解决了吸孔堵塞难题，空穴率明显降低。（5）项目研究采用了理论分析、三维动态造型设计、虚拟数值模拟试验和物理实验等方法，对核心部件进行结构参数优化设计，与传统设计方式相比，设计所耗费的人力、物力、财力和时间减少，整机能耗、结构、性能更合理。 6. 主要技术特点（1）结构简单、操控方便灵活，使用维护简便，造价低。（2）效率高，性能稳定可靠。据测定：该机生产率＞600盘/h,单粒率＞95%，空穴率＜3%，重播率＜2%。生产期间无任何机械电气各种故障。（3）适应性强。该机可通过调整主要核心部件的结构和工作参数或更换零部件尺寸型号实现水稻、番茄、辣椒等多作物穴盘育苗精量播种要求。具体调整或更换如下：1）真空压力可调；2）吹投清孔压力可调；3）种子室上下形程可调；4）弹簧软硬可换；5）吸种盘工作高度可调；6）吸种盘吸嘴尺寸型号可换。 7. 应用及性能检测情况 2022年初在新湖农场进行样机性能试验，用户反映良好。2022年5月参加自治区农机新技术新机具博览会，受到自治区领导和农机技术人员的好评；2022年3-5月加大推广力度，在屯河股份沙湾分公司152团3连育苗基地和145团1分场进行生产示范，累计播种10万盘以上，创直接产值4万元以上。 2022年3月通过兵团农机性能检测中心的质量检测，结果表明：1）该机方案选择合理,取种精准可靠，投种清空迅速彻底,作业效率高。2）在3名工作人员的辅助下，该机生产率＞600盘/h,单粒率＞95%，空穴率＜3%，重播率＜2%。完全满足棉花、番茄等作物育苗精量播种的技术要求。 8. 存在问题及建议存在问题：生产操作时仍需多名操作员负责上盘、覆土、镇压、喷淋、下盘等工序，尚未实现育苗生产机械化。建议：完善育苗装置的各项功能，研究开发全自动育苗精量播种装备。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:
1、目的替代穴盘育苗人工播种，实现机械化精量播种，提高生产效率，降低劳动强度。 2、基本思路（1）利用气泵工作原理，实现负压吸附力取种，正向压力投种清孔。（2）价格低，性能好，效率高，且适应不同作物种子的精量播种。（3）将板式播种机吸盘和针式播种机的吸嘴组合装配，提高机具的工作效率和取种精度（4）针对板式播种机吸种盘拱形移动轨迹长，运动不灵活，影响作业效率，提出吸种盘水平移动，种子室配合吸种盘上下运动的新思路。（5）适应基层条件差、规模小的个体农户需求，电源应采用220v/50赫兹。 3、创新点（1）电衔铁与弹簧组成的抛振式种子室，有效避免种子分布不均，取种更可靠。（2）吸孔式吸种盘，定量取种精度高。通过更换吸孔可满足不同作物播种要求。（3）采用直滑轨机构取代传统拱形或四连杆机构，运动简单，操作快捷。（4）气吸取种和气吹投种清孔系统解决了吸孔堵塞难题，空穴率明显降低。 4、技术关键（1）气动核心件结构及工作参数的优化及其性能调试，系统解决小粒种子精量取种和吸嘴孔径吸附堵塞等问题。（2）吸盘、吸嘴等核心工作件的结构设计与加工，满足不同作物种子的定量取种。 5、主要技术指标生产率 ≥ 600盘/h；合格率（%）≥95（棉花每穴1粒；加工番茄每穴1-2粒）；空穴率(%): ≤3；重播率(%)：≤2；配套动力(KW)：1.2；工作电压(V/HZ)：AC 220/50。科学性、先进性:
目前国内应用最普遍的是板式穴盘育苗播种机，其技术特征为:1）吸种盘采用窝眼（孔）式，2）吸种盘运动机构?采用四连杆机构或拱形滑轨机构，3）种子室振动为激振式。本作品的科学性和先进性如下：1）依
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据针式播种机取种精度高和板式播种机结构简单的特点，研究开发了嘴式吸种盘，将吸嘴与吸种盘有机组合，并应用CFD软件对真空吸种盘流场均匀性、吸嘴吸附性等进行了虚拟数值模拟试验研究，优化了真空吸种盘和定量吸嘴结构，提高了吸种盘取种精度，解决了传统吸种盘排种器互换性和通用性差问题，实现了一机多用的功能。2）研究开发了电衔铁-弹簧-种子室组成的抛振式种子室，取代传统电磁振动式种子室，实现吸种盘吸嘴取种瞬间将种子抛起处于悬浮状态，提高了吸嘴取种的可靠性。3）设计了气吹投种清堵控制系统，避免因吸嘴堵塞漏取种，同时实现快速精确投种，为提高生产效率和降低空穴率创造条件。4）直滑轨机构与传统拱形或四连杆机构相比，运动简单，操作快捷。5）结构简单，价格便宜，使用维护转移方便。获奖情况及鉴定结果:
1、2022年10月在全国第三届“机械创新设计科技作品大赛”兵团赛区获一等奖； 2、2022年5月大学举办的第十一届大学生“挑战杯”决赛获第一名； 3、2022年在全国第十一届大学生“挑战杯”新疆赛区获一等奖； 4、2022年11月12日获得专利批准； 5、兵团农机检测中心测定：本作品（专利号：202220223126.2）生产率＞600盘/h,合格率＞95%（棉花1穴1粒，番茄等小种子1-2粒），空穴率＜3%，重播率＜2%，播种性能稳定可靠，达到国内先进水平。作品所处阶段:
实验室阶段 技术转让方式:
一次性转让 作品可展示的形式:
实物、产品 、图纸 、磁盘 、图片、录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测:
1、使用说明吸种盘水平移动前，应接通电源，按下启动开关，启动风机。 2、主要技术特点（1）结构简单、使用维护方便，造价低。（2）效率高，性能稳定可靠。（3）适应性强。该机可通过调整或更换核心部件的结构和工作参数满足不同作物精量播种要求。具体如下：1）真空压力可调；2）吹投清孔压力可调；3）种子室上下形程可调；4）弹簧软硬可换；5）吸种盘工作高度可调；6）吸种盘吸嘴尺寸型号可换。 3、适应范围可广泛
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用于各类温棚（220伏/50赫兹电源）棉花、番茄、辣椒等作物的穴盘（72穴或128穴）育苗精量播种。 4、前景效益分析本作品是育苗移栽的核心技术装备。以棉花育苗为例，每台播种机每天可播种4.8万盘，如每盘0.4元，则每台播种机1天可创产值0.2万元。为保证新疆棉花、番茄、辣椒等作物育苗移栽，每年需播种机3000台以上，市场空间广阔。如本作品在全国棉花、甜菜、番茄、辣椒等作物上得到运用推广，效益更加显著。本作品对环境与资源无危害。同类课题研究水平概述:
随着我国经济发展，农业经济模式及种植结构都有较大调整，绿化苗木、园林花卉等产业开始出现统一供种、统一育秧的模式，最终将实现种苗的工厂化生产、商品化供应。我国实现工厂化育苗播种主要有两种基本途径：1）通过购买国外整套自动化流水线或者单一播种设备；2）依靠人工点播或撒播。 工厂化育苗技术及其装备是育苗移栽技术的重要组成部分，在发达国家己经比较成熟(主要为蔬菜和花卉的穴盘育苗而设计)，如美国、荷兰、日本、韩国等。其工厂化育苗技术及其设备较为成熟先进，机型多、功能全，自动化程度高。但多为复合一体机，价格昂贵，难于为广大农民所接受。国内工厂化育苗技术起步较晚，多为仿制国外机型。国内外的温室育苗精密播种机按其结构形式可分为针管式播种机、板式播种机和滚筒式播种机：按自动化程度可分为手动、半自动和全自动播种机。手动播种机有点播机、手持振动式播种机；半自动播种机有手持管式播种机、板式播种机：全自动播种机有针式精量播种机、滚筒式播种机。针式播种机播种精度虽较高，但速度慢、效率低，100～200盘/小时，针头对种子有伤害；滚筒式播种速度较快，可达800-1200盘／h，但结构复杂，在高速作业时漏播率较高；板式播种机结构简单，操作方便，价格低，但播种速度低于120-150盘／h，且取种精度低、空穴率较高。 目前国内外应用最普遍的是板式穴盘育苗播种机，如2022年新疆兵团棉花育苗试点单位使用了重庆北卡农业公司生产的“半自动精量播种机”。其技术特征为：1）吸种盘一般采用窝眼（孔）式，即在吸种板上直接压制凸形窝孔。这种结构的吸种盘吸附能力较弱，定量取种精度差；2）吸种盘运动机构?采用四连杆机构或拱形滑轨机构，工作台与种子室不在一个平面上。工作时，先在低位的种子室取种，拉动吸种盘水平向上移动到高位（工作台上方）投种，工作轨迹呈拱弧形，运动行程周期长，工人操作不便，作业效率低；3）种子室??振动为激振式，即固定的种子室与电磁振动器相连，通过一定频率的振动器振动使种子室内的种子沸腾。研究表明：连续振动下种子会向种子室中心聚集，使种子室内种子分布不均匀，易造成吸种盘边角处漏吸；4）整机固定安装不能任意移动、搬迁。
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新型齿轮-叶片组合式液压泵
来源：第十二届“挑战杯”作品 小类：机械与控制 大类：科技发明制作A类 简介：
新型齿轮-叶片组合式液压泵是一种兼具齿轮泵和叶片泵优点的液压元件，它利用齿轮传动作为泵的动力来源，利用叶片实现吸排液，从而将齿轮传动的稳定性和叶片泵的大排量结合在一起，使排量比同尺寸齿轮泵增加30%，机械效率提高40%，达到了现代工业对液压元件的高可靠性和大排量的要求。此外该泵还可反转作为液压马达使用，具有多用途功能。
详细介绍：
新型齿轮-叶片组合式液压泵是一种用于输油系统、工程机械、机床、汽车等设备的液压元件。其发明目的是整合常规齿轮泵和叶片泵的优点，改进不足。该新型泵采用齿轮作为动力传递机构，采用一对反向旋转的叶片转子实现吸排液。这样就可充分发挥齿轮传动可靠的优点、避免其排量小、易困油的不足；同时发挥了叶片泵排量大的优点，克服其工作可靠性差、结构复杂的不足。经理论计算和分析可知，在相同转速下，该泵的排量比同尺寸齿轮泵增大30%，机械效率提高40%。其创新点在于设计了外轮廓为高次曲线的导向板，并在叶片顶部安装滚子，通过两者的接触来实现叶片伸缩，确保叶片工作平稳、无冲击。该泵具有广阔的市场前景。
作品图片
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:
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一、发明目的 齿轮泵和叶片泵是两种应用广泛的液压元件，但各有优缺点。齿轮泵的优点是结构简单、工作可靠，但容积效率低、噪音大。叶片泵的优点是排量较大、流量均匀、噪音小，但工作可靠性差、结构复杂。由于结构和功能上的限制，常规齿轮泵和液压泵均不能作为马达使用。故市场上需要一种兼具齿轮泵和叶片泵优点的多功能液压泵。 为了整合二者的优点，改进不足，我们发明了新型齿轮-叶片组合式液压泵。二、基本思路 鉴于齿轮传动的可靠性和稳定性，叶片泵的大排量、流量均匀，故在新型组合式泵中采用用齿轮和叶片结构，但它们的作用不同。齿轮传动仅作为动力，不参与吸排液，采用一对可反向旋转的叶片转子实现吸排液。使齿轮泵和叶片泵的优点整合，同时简化了泵的结构。三、创新点 1.通过齿轮和叶片的组合设计，使新型液压泵兼具齿轮泵和叶片泵的优点； 2.通过导向板和叶片滚子接触来实现叶片伸缩，导向板内轮廓为高次曲线，确保叶片工作无冲击。四、技术关键 1.如何设计叶片结构，以减小叶片与壳体之间的摩擦并能够完成吸排液； 2.如何设计导向板，以避免相啮合叶片直接碰撞而产生噪音和振动。五、主要技术指标 1.额定转速400r/min下，排量为157.4L/min，为同尺寸GC-35型齿轮泵的1.3倍，机械效率提高40%； 2.工作可靠性与齿轮泵相同，叶片耐磨损性优于叶片泵； 3.能够反转工作，也可作为液压马达使用。科学性、先进性:
新型齿轮-叶片组合式液压泵具有以下科学性和先进性： 1.整合了常规齿轮泵和液压泵的优点，避免了齿轮泵排量低、叶片泵可靠性差、加工复杂的缺点，结构简单，生产成本低； 2.采用对称结构设计，可作为液压马达使用，实现多用途功能； 3.可采用计算机三维软件进行参数化零部件的设计，可根据需要对尺寸参数进行快速修改，产生新的型号并在短时间内投放市场； 4.通过计算机辅助设计（CAD）技术建立三维模型、虚拟装配和运动仿真，对设计计算结果验证，发现零部件安装正确、动作可靠，说明设计思路正确、结构合理； 5.本作品已申报国家专利并获受理，经查新机构查新，认为本作品在整体形态和叶片伸缩结构等方面具有新颖性，尚未见国内外相关文献报道。获奖情况及鉴定结果:
(1)经xxx机电查新检索中心查新，认为本作品的相关新颖性内容尚未见国内外相关文献报道； (2)以本作品设计为主要内容的研究论文“叶片泵与齿轮泵的组合设计及研究”发表于全国中文核心期刊《液压与气动》2022年第12期； (3)该作品已申请专利并得到受理，受理号：
202220222668.0； (4)在2022年5月举行的xxx第八届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中，本作品获得二等奖； (5)该作品经xxx集生三月机械科技有限公司考查，认为具有较大的发展前景，已签署了合作意向协议书。作品所处阶段:
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实验室阶段 技术转让方式:
无
作品可展示的形式:
模型、图片、录像。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测:
一、该作品的使用说明、技术特点和优势 1．使用说明 该新型齿轮-叶片组合式液压泵的使用方法与普通齿轮泵及液压马达相同。 2．技术特点 该新型组合泵融合了齿轮泵和叶片泵的优点，利用齿轮传递动力，利用叶片完成吸排液，采用导向板和弹簧实现叶片的灵活伸缩。具有工作平稳、排量大、可靠性高的特点。结构对称，能够正反转，可作为马达使用。 3．该作品的优势 制造、维护成本、能耗等指标与现有齿轮泵近，但排量大于齿轮泵，使用寿命高于叶片泵，零部件结构简单，现有齿轮泵和叶片泵厂家均可生产。二、该作品的适应范围和推广前景 1．本产品用途广泛，可用于输油系统、工程机械、机床、汽车等设备的输油、加压及润滑； 2．截止2022年底，我国工程机械保有量为290万台，机床保有量700万台，汽车保有量4957万辆，年增幅均在10%以上，故本产品具有巨大的市场前景。同类课题研究水平概述:
国内外生产齿轮泵和叶片泵的企业众多，研究内容主要集中于如何提高流量、降低噪音、稳定压力。国际上以美国、日本和德国的最具技术实力，近年来出现了一系列新技术和新产品。 国内长源液压公司的CBFLB2/2双联齿轮油泵采用了轴向间隙浮动补偿、径向平衡、DU自润滑等技术，容积效率高、噪音低，应用于叉车、装载机、起重机等工程机械，取得了良好的效果。 上海丹尼逊液压件有限公司的弹簧柱销式叶片泵在液压机械变频与交流伺服调速动力驱动方面有了进一步的发展，对泵的排量大小有了更精确的控制。 哈尔滨志阳汽车电气股份有限公司开发的新型叶片泵，它是在圆盘状叶轮外围圆周径向排列有叶片，上个上、下泵壳中与叶轮相邻处设有的两个相连的环形斜面。这种结构可有效减小磨损，提高泵效。 安徽理工大学开发的平衡式复合齿轮泵采用类似行星齿轮的对称结构， 使该泵各齿轮所受静态径向液压力完全平衡，具有径向液压力平衡、流量大、流量均匀性好等一系列优点。 美国PX系列齿轮泵采用新型“衬套单元”式样，具有性能优良、效率高、高压下工作噪音低的优点，是国际上一种先进的齿轮泵。该公司的PVS系列叶片泵采用新型斜
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盘式结构，具有调节时间短、调节范围宽、噪音低、效率高等优点。 德国贺尔碧格自动化技术有限公司的新型高压内啮合齿轮泵采用浮动侧板结构，使支承块、内齿环、小齿轮和填隙片形成高压区径向密封，对减小磨损和泄漏、延长使用寿命方面具有较好的效果。 日本油泵株式会社的摆线齿轮泵，以摆线圆弧作为其齿轮齿形，用耐磨粉末冶金材料压制而成。结构较为紧凑，泵效高、寿命长、噪音低。在输送温度不高于200℃、粘度为5-1500cst的润滑油方面具有优势。 日本住友电子烧结合金有限公司采用粉末冶金技术开发的“megafloid”的新型齿轮转子，可以提高齿轮泵的工作效率达10%。 总体而言，国外的齿轮泵和液压泵技术性能稍相关新产品在结构及功能方面仍有待完善。 基于对国内外齿轮泵和叶片泵的发展概况分析，可知新型齿轮-叶片组合式液压泵具有一定的优势，前景良好。
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防失密笔记本电脑
来源：第十二届“挑战杯”作品 小类：信息技术
大类：科技发明制作A类 简介：
为保护用户敏感数据安全性，本设计提出了一种防失密笔记本电脑的实现方案。设计采用日常工作盘+涉密数据存储盘的双硬盘架构，其中涉密存储盘采用固态存储介质，数据销毁速度达2.5GB/s，且销毁后数据不可恢复。同时结合访问身份认证、远程遥控销毁，AES 数据加密，智能销毁以及防恶意拆除五大安全防护措施，能够有效防止对电脑中敏感数据的非法访问与窃取。同时在电脑失窃后，可远程遥控销毁涉密盘中的重要数据。
详细介绍：
本作品提出了一种防失密笔记本电脑的设计与实现方案，以有效地保护个人笔记本电脑中的敏感数据，防止他人的非法访问、拷贝与拆除。本设计采用双硬盘架构-即包含一个作为日常工作盘的普通硬盘和一个专门用来存储重要敏感数据的涉密数据存储盘。涉密数据存储盘采用基于RFID的身份认证功能和GSM远程控制功能的固态硬盘解决方案。涉密数据存储盘默认情况下不为电脑主板所识别，当需要使用时，即可通过RFID密钥卡在笔记本的特定区域刷卡以解除对硬盘读写的锁定，此后用户可以将重要敏感数据存储到该盘中。存储完成后，用户即可通过RFID密钥卡将该盘再一次置于不识别状态。此外，存入涉密数据存储盘中的数据都会进行128bit的AES加密，加密采用公钥+母钥的方式，母钥信息存储在RFID密钥卡中。所以如果不经过RFID密钥卡解密，即使读到硬盘中的数据也是一串不可破译的乱码。 当发生了笔记本电脑丢失的情况，用户可以通过一一绑定的手机号码，按照约定好的通信密码，发送短信销毁硬盘数据。考虑到可能出现的短信延时或短信堵塞问题，设计中还加入了电话销毁功能，即可以通过绑定的手机号码打入电话并持续10s后，数据销毁进程将被启动。而通过任何一种方式销毁硬盘后，笔记本电脑中绑定的GSM模块都会发回一条短信息来指示硬盘数据销毁是否已经成功。如果在销毁的过程中发生异常导致销毁失败，笔记本电脑在内置Li电池的驱动下将会反复执行销毁进程直到销毁成功。而如果内置Li电池发生异常，笔记本电脑下次上电时，数据销毁将继续进行。在本设计方案中硬盘数据的销毁采用对固态硬盘Flash存储介质进行底
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层数据擦除与Flash硬件摧毁相结合的方式，从而确保销毁的数据彻底不可恢复。其中Flash存储介质底层数据擦除是通过对存储用户数据的用户块、缓存块、失效块进行擦除而实现的，数据擦除速度为2.5GB/s。而Flash硬件摧毁是通过产生持续的高压脉冲串将Flash的数据I/O端口击穿而实现的。 设计中利用GSM手机网络作为用户绑定个人笔记本电脑的桥梁。GSM信号并不受距离的限制，而且利用普通用户手机即可操作销毁硬盘。而如果开通了GSM运营商所提供的定位服务，用户可以方便的获知笔记本电脑的位置变动信息。 为应对可能出现GSM网络障碍而造成远程销毁失灵问题，本设计加入智能销毁功能，即每次开机时笔记本电脑会发一条开机提示信息，然后等待用户主控手机回复确认信息，否则即使得到了RFID卡也无法解锁涉密数据存储盘。如果确实需要在无GSM信号的地方使用笔记本电脑，可以先在有信号的地方开机并设定使用时间，在授权使用时间内RFID解密卡可以在任何时候解锁涉密数据存储盘。超过授权使用时间，智能销毁功能恢复。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标：
便携式电脑在方便了生活、工作的同时，却也将电脑丢失后引发的信息安全问题彰显出来，而且日益突出。尤其是对军工、政府部门和企业来说，信息一旦丢失，代价往往无法估量。在美国，仅是在机场范围每周大约有12,000台笔记本电脑失窃。而在全美范围内，每年因笔记本电脑被盗引起的信息泄密造成的经济损失高达60亿美元。波耐蒙研究所最近在一份报道中称公司丢失电脑的平均成本是49,246美元，而军队、政府和安全部门丢失电脑所造成的信息泄密代价更是难以估量。 针对当前便携式电脑失窃的严峻安全形势及其所引发的信息泄密问题，设计并完成了防失密笔记本电脑，在数据加密的基础上加入了访问身份认证功能和远程数
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标:
作品设计、发明目的以及基本思路： 目前国内外使用到的膜片钳灌流装置的机械稳定性、恒温效果、多装置兼容性、实验对象选择性和光学性能普遍较差。为了克服这些问题，我们设计出一种由螺钉连接各组件的机械稳定性能强的细胞微灌流装置，用光学性能好的盖玻片代替培养皿承载细胞或组织以获取更好的光学效果，同时还可实现细胞的实验后再培养。创新点： ①灌流装置有很强的机械稳定性。 ②细胞微灌流装置采用光学盖玻片承载细胞，光学性能好，同时可实现实验后再培养。 ③灌流速度可而人为调控。加快灌流速度的同时在灌流液中充入氮气即可降低细胞外环境的含氧量，由此可构建缺氧模型。 ④采用双恒温设计，可以同步保证灌流液温度及载物台内温度恒定。其实现方式有恒温水加热方案与恒温水加热—电加热方案。 ⑤灌流槽的大小可以根据实验的需要以及药品量的需要进行选择。节省了实验的成本和消耗。 ⑥灌流槽外缘浅中间深的斜坡设计，可以方便电极置入，且不留死角，避免出现操作盲区。同时斜坡设计可防止灌流液滴入过程中对液面造成的波动，使液面更好的维持稳定。 技术关键：本系统中主要技术关键在于微灌流装置的载物台的制作。在该载物台的制作过程中要求有高精密的制作仪器，以保证各部件之间契合良好，不留缝隙、不松动。同时载物台的定位台下方的硅胶圈的制作也需要高精密的仪器完成，否则会影响密封性能，导致灌流液外漏。 技术指标：以膜片钳实验为例，在实验过程中，钳制住细胞后60min内细胞不发生任何移动，且液面无波动。 科学性、先进性:
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作品科学性： 1.利用新型细胞或组织恒温灌流实验系统结合膜片钳技术研究了小鼠胚胎心肌细胞的Na+ 和If 通道的分子表达和功能表达的发育依赖性变化。目前已完成两篇SCI论文，其中一篇已收稿于Circulation Journal 杂志，另一篇正在审稿中，这证明了该装置的科学性和可靠性。 2.本系统可运用于生命科学各领域中急性分离细胞、培养细胞和离体组织切片的恒温灌流实验，该系统可极好的保证细胞或组织切片的生理活性，从而保证了实验的进行。 3.本系统尤其适用于通过膜片钳技术研究细胞离子通道，能够长时间稳定维持微电极与细胞之间形成的高阻封接。改善了目前国内外膜片钳灌流装置中的诸多现存不足。 作品先进性：根据文献报道，我们对比了国内外已有的恒温灌流装置，并结合教育部科技查新工作站Z03的202236000Z03E092号报告，可知本系统的研究方法和技术达到国际先进水平，且目前在国内外尚无类似装置存在。获奖情况及鉴定结果:
1.本作品在2022年xxx第8届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛中获特等奖。（附件3） 2.本作品的相关研究论文《Molecular and functional changes in voltage-gated Na+ channels in cardiomyocytes during mouse embryogenesis》被Circulation Journal 杂志收录。（该杂志2022年影响因子为2.692；收稿通知见附件11） 3.根据教育部科技查新工作站Z03的202236000Z03E092号报告，可知本作品和研究内容在国内外处于领先地位。（附件4） 4.中国科学院韩济生院士，德国国家科学顾问、欧盟干细胞研究首席科学家、德国干细胞研究协会主席、中国国务院学位委员会批准的“名誉博士”、“海外名师项目”获得者Juergen Hescheler 教授为本作品给予了高度评价。（附件5-6） 5.北京理工大学生命科学院、北京现代生物医药技术重点实验室、苏州大学医学生物技术研究所、哈尔滨工业大学生物医学工程中心对本作品进行了试用，并提供了相关鉴定证明（附件8—10）。同时，本团队已和成都泰盟科技有限公司达成初步协议，为本作品进行产业化推广（附件7）。作品所处阶段:
本作品处于中试及产业化协商阶段。 技术转让方式:
技术入股，保留自主知识产权。 作品可展示的形式:
实物、图片、视频、装置图、现场演示等。
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使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测:
该作品是精密机械加工装置。部件之间用螺钉固定，灌流管镶嵌在导热金属凹槽中，防震性能很强；灌流液和灌流槽双恒温，灌流液流出管口至灌流槽距离短，可避免室温的影响；可更换承载培养细胞的盖玻片，使组织片、分离和培养细胞灌流都成为可能；所有部件均可消毒，标本可再培养并做后续实验；可通过多通道灌流管同步灌流多种药品；液面深度人为可调；光学玻璃为槽底，通过摄像系统可进行图像监测和照相；灌流槽有不同规格，小型号适用于昂贵药品或缺氧的灌流；系统可安装于支架、正置或倒置显微镜上使用；灌流槽的斜坡设计，方便探头置入，避免出现操作盲区。本作品适用于生命科学领域的活组织切片和单细胞水平的灌流实验。可在同一组织或同一细胞上进行以下不同的研究：膜片钳-跨膜电位-表面电位-钙成像-取胞浆液做单细胞PCR-细胞染色照相-同步测定肌肉收缩。所以该装置有广泛推广前景。技术性方面对加工工艺要求较高，我们在国内公司试制已成功。直接经济效益是提供给大学、研究所、制药学、畜牧业等使用。间接经济效益是在生命科学领域产生的的研究成果。同类课题研究水平概述:
国内研究水平概况： 根据教育部科技查新工作站Z03的
202236000Z03E092号报告（附件4）的查新结论可知，国内仅存在少数对细胞恒温灌流技术的相关研究，且各科研单位并未形成统一的恒温灌流系统标准，装置效能参差不齐。而本课题的研究内容在国内外均未见相同报道，只见于本团队所在的实验室。 在细胞恒温灌流领域，国内大多数实验室采用的是灌流槽和培养皿，其机械稳定性和光学性能与我们所用的系统相比较差，且不利于与倒置显微镜配合使用。 在2022年，钟平研制了一种较为稳定、高效的四通道灌流系统(简称STD-1型灌流系统)。此种灌流装置具有灌流速度快，浴槽中液面较为平稳等优点，但较我们设计的新型细胞或组织恒温灌流实验系统，主要有以下明显不足： 1.设备机械稳定性差。装置没有机械固定组件，易受外力影响。 2.灌流温度控制能力差。此设备缺乏载物台控温组件，实验仅限在室温（20-24°C）条件下进行，难以模拟体内环境。 3.装置光学性能较差。其使用浴槽承载细胞，不利于实验的形态学记录。 赵玉峰等人于2022年申请了两项关于细胞恒温灌流装置的国家专利，其中一项专利名为“一种细胞恒温灌流装置”，其将灌流管卷曲缠绕内置于水浴箱内，灌流管入口连接灌流给药装置；灌流管出口连接灌流槽；水浴箱通过循环水管联通恒温水循环泵。与本系统类似的是，它同样使用了恒温水循环装置，但是较本系统而言，仍存在一定不足，如下所示： 1.灌流温度控制能力较差。此装置没有载物台控温组件，恒温效果相对不足。 2.装置光学性能较差。其使用培养皿承载细胞，不利于实验的形态学记录。 3.灌流通道数目单一。其采用单通道灌流方法，只能在同一时间灌流一种液体。 除此以外，此专利缺乏对机械稳定性的详细报道。 国外研究水平概况： 目前美国Warner公司
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的一款恒温系统TC-324B/TC-344B型单/双温度控制器是目前国际上应用于膜片钳技术的最先进恒温灌流系统。但是与我们的发明相比，此款装置的附属部件无相应的固定装置，其机械稳定性能较差，且无多通道灌流功能，同时价格昂贵，性价比较低，不利于在国内进行广泛推广。
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