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《扬子晚报》:全国大学生课外科技“挑战杯”赛开幕,440所高校角逐苏州,各种机器人现场“大比武”
发布时间:2013-10-15 点击:666

5段蛇”擅钻肠,“猫人”就是摔不死

 

蛇形机器人能钻肠。

 

“猫”机器人摔不死。

 

细胞机器人的四足形态。

 

3D实时扫描仪。


昨天,由共青团中央、中国科协、教育部、全国学联、江苏省人民政府主办,苏州大学和苏州工业园区管委会共同承办的第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛决赛在苏州开幕,400多所高校的1000多件作品进入终审决赛。扬子晚报记者在现场发现,大学生们的科技作品不仅充满奇思妙想而且相当实用。

 

武当派

太极拳八卦拳 以柔克刚以静制动

苏大的“蛇”机器人能“钻肠”

形态各异的“机器人”绝对是近年来“挑战杯”的夺奖热门。在去年的第12届“挑战杯”上,苏大的一条“毛毛虫”机器人一举获得特等奖,这条“毛毛虫”最擅长钻管道检查裂缝,今年苏大的参赛作品之一则是一条擅长钻肠道的“蛇”。扬子晚报记者在现场看到,这条“蛇”直径12毫米、长约60厘米,前端安装有高分辨率的摄像头,拥有的LED高亮度照明光源能够解决肠道内光线不足的问题。在软件或手动操控下,机器人能够根据人体结肠弯曲状况灵活主动地弯曲,操作人员可通过彩色液晶显示器看到摄像头采集到的图像,实时观察肠道的内部情况。

 

“在目前结肠内窥镜检查中,内窥镜进入肠道后,只能通过操作部的旋钮控制前端的导向段转向,后端的镜体部分通过与肠道壁接触产生挤压力被动弯曲,容易对肠道软组织造成损伤,甚至会造成肠道壁‘穿孔’。而我们的这条‘蛇’一共由5段组成,后面4段也能按照第一段的轨迹自如行走。这其实是从‘蛇’的关节中获得的灵感,因为蛇的关节短小、数量多,所以能够灵活弯曲地运动。我们用一个个仅4.2毫米的小圆筒串起来成为‘蛇’关节,又从章鱼触手上得到了启发,利用极细的绳索在金属管内部进行牵引,使得单关节段弯曲角度可以达到221度,弯曲半径达4厘米。正是因为机器人像蛇一样有了这么多的关节段,所以能够在复杂的肠道中十分灵活自如地主动弯曲,实现无痛感检查。”项目组成员、苏大机电工程学院大四的冯笑笑介绍说。

 

少林派

金钟罩铁布衫 少林硬功金刚不坏

北航“猫”机器人永远摔不“死”

都说猫有九条命,那是因为猫在下落时腰部能调整姿态,最终四肢着陆从而降低伤害。北京航空航天大学的一支7人学生团队就运用这一原理研发了仿生机器人。“目前跑跳攀爬类仿生机器人多模仿动物的四肢动作,而忽略了腰部结构的功能设计,因此仿生机器人面临着在摔落、跌倒等紧急情况下姿态调整的难题。”北航飞行器设计专业大四学生蓝磊介绍,他们通过对猫自由下落时对腰部结构调整姿态的研究,设计制作了仿猫自由下落转体的仿生机器人样机。

 

扬子晚报记者现场看到,这个长约40厘米、高约10厘米的装置看着并不起眼,但把它从半空中抛下,仿生机器人的腰部会自动调节,最终安全着陆。“这个项目可以运用于机器人的防摔设计,如低空投放时,装上该着陆装置,就可以实现定向着陆而不用担心损坏。”

 

峨眉派

峨眉拳术天下奇 伸缩开合变化自如

“细胞”机器人能变出不同造型

细胞通过分裂和分化形成不同的组织,进而形成生命体。受此启发,北京航空航天大学的学生开发了细胞机器人系统。细胞机器人由每个外形以及内部机械结构完全相同的细胞单体构成,通过“增殖”和“分化”构成细胞组合体。

 

记者在现场看到,细胞机器人一个个犹如细胞单体的六面体通过任意组建,一会呈虫形形体,一会又可变为双足形态、四足形态,在地面上行走自由。和丹麦大学、美国USC、清华大学等研发的机器人有2个连接面相比,北航研发的细胞机器人连接面有6面,转轴夹角也由90度升级为35度,行动起来更加自由便捷。

       

       据研发团队负责人杨健勃介绍,在航天领域中,由于受运载火箭载重量及经济性的考虑,无法将各种功能的机械臂都运送到太空中执行任务,而细胞机器人系统可以根据不同的任务变换构型。同时细胞机器人系统由于其模块化设计,修复本领很强,某一模块发生故障时,只需用新模块替换即可。“细胞机器人在现代化工业生产中可组装成适应不同产品的机械臂,在抗震救灾任务中可改变构型以适应不同环境。”

 

华山派

独孤九剑 以快制敌精妙绝伦

这款3D实时扫描仪全世界最快

3D打印技术正在蓬勃兴起。不过现有的3D扫描仪多是针对静态物体和场景,扫描时物体需要保持静止状态,存在着巨大的限制,针对动态场景的三维扫描是一个技术难点。一群来自西安交通大学的本科生和研究生研制出了一种高精度全场3D实时扫描仪,可测量高达每秒100米(高铁速度)高速运动和变化的物体。

 

团队成员杨涛是09级机械工程专业的学生,他告诉扬子晚报记者,他们研发的产品,采用三频彩色光栅投影和二维经验模式分解技术,只需要单幅曝光就可以实现动态物体和场景的三维重建。“它可以扫描运动速度高达100m/s的物体,实时重建速度达到25帧每秒,深度分辨率高达0.01mm,是目前公开资料中最快的3D扫描仪之一,同时还具有很高的精度。”

 

据介绍,该产品具有广阔的市场应用前景,可被应用于逆向工程、科学试验、生物医疗、机器视觉、在线检测等领域。比如对模特的3D重建可以为动漫、游戏、影视角色建模提供原型,降低成本。此外,对人体的面部表情和动作的实时捕捉,也为3D电影提供更大的方便。据悉,该产品已经成功获得发明专利,并且得到工程院院士卢秉恒的专家推荐。


节能创意

电梯中多余的“电”还能存起来

电梯也会浪费电?答案是肯定的。因为根据电梯的工作原理,除了要用电还会自身“发电”,一般是在电梯里人特别多的情况下下行或人特别少的情况下上行时会“发电”,可惜的是,发的电并不能利用,反而必须转换成热能尽快消耗掉,不然会造成危险,这其实是一种极大的浪费。南京理工大学自动化学院研二的袁路带领的团队就“奇思妙想”了一个省电绝招――制作一个超级电容节能控制系统,它能把电梯发的电储存起来,然后再用到其他地方,比如照明,或者再次回归到电梯用电上。在展览现场,记者看到这个神奇的“存电系统”也就差不多一个小行李箱大小。直接把它装进现有的电梯控制柜里,就能储电了,可以实现节能20%左右。

 

担心手机没电?贴张太阳能薄膜

说到太阳能电池,你总会联想到一块笨重的、硬硬的材料。不过昨天苏大的展台前,纳米科技学院研三的袁建宇却拿出一张透明的塑料薄膜,告诉记者,这就是太阳能电池。仔细观察,会发现这张透明的塑料薄膜上印有一层薄薄的化学物质。“可别小看了这层100纳米厚度的薄膜,就是依靠它才能吸收到太阳能,再转换成电能。”袁建宇说,这层化学涂层正是这款新型太阳能电池的核心。因为又薄又软,以后出门你只要在手机背面贴一层薄膜,只要有太阳就能随时为手机充电;出门旅行,当然你也可以把它贴在包上,边走边充电。

 

记者观察

13届“挑战杯”创下多项新纪录

昨晚,第13届“挑战杯”竞赛在苏州工业园区开幕。本届竞赛开创了自1989年创办以来的多项新纪录:第一次由省属“211工程”高校承办;第一次在地级市举办;第一次采用校地合作的承办模式,是产学研协同创新的深度延伸。

 

据悉,“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛素有中国大学生学术科技“奥林匹克”盛会的美誉。自1989年在清华大学举办首届“挑战杯”以来,已经先后有浙江大学、上海交通大学、武汉大学、复旦大学、南开大学等12所知名高校承办这一盛大赛事,目前已发展成为全国规模最大、最具影响力的大学生科技创新赛事。


       本届挑战杯自今年3月启动以来,全国近2000所高校开展了校级竞赛,向“挑战杯”官方网站报备了近2万件作品。经过省级比赛、全国复审,最终440所高校的1135件作品进入终审决赛。港澳地区14所大学的59件作品将一并参赛参展,有5000多人现场观摩决赛赛事,赛程6天。

 

《扬子晚报》2013-10-15



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