作品名稱:仿生智能機械虎
學校名稱:沈陽工學院
參賽隊伍:仿生機械隊
參賽學生:陳立秋 趙逍然 孟祥安
指導老師:鄒永
近年來新冠肺炎疫情在當今人類世界造成了極其深刻的社會影響,青少年戶外活動減少,使得孩子們很少去可以接近野生動物的公共場所—動物園,孩子們對動物生活習性的了解少于不同時代的同齡人。通過網上查閱、實地調查、小區和校園走訪得知,仿生機械動物對青年以及幼年孩子的吸引力較大,具有非常好的市場前景。如今國內外仿生機械裝置價格昂貴,控制系統復雜,需要在家人甚至技術人員在場的情況下才能使用。不方便與幼年和青少年的互動,且增加了仿生動物機械裝置的成本,市面上仿生動物的價格使得一般家庭難以承受,則此研究不僅可以幫助孩子了解野生動物,對于國家的科研也是一份舉足輕重的貢獻。
本作品通過多個舵機配合連桿機構驅動腿部連桿實現腿部的兩自由度動作,利用平行四邊形的連桿機構,由連接大腿和小腿的舵機帶動連桿配合特定的程序進行往復運動實現走路的動作。由舵機帶動連桿,使腿部收縮伸展實現蹲、趴、撲等動作,頸部利用四連桿機構,通過舵機轉動,帶動連桿小幅度擺動實現本作品點頭的姿勢,舵機直接連接頭部實現搖頭的動作。尾部直接連接舵機,舵機小幅度擺動模仿老虎搖尾巴的動作。
仿生機構運用了單片機控制系統,計算運動節拍,將電信號轉化為對各舵機的驅動電路實施控制(速度、轉向),驅動舵機運轉。舵機配合連桿機構,實現設備的運動與動作實現。使用者可體驗語音控制和APP控制兩種控制方式,多套程序的分級執行體現了智能一體的理念,裝置可通過單片機控制舵機轉速、角度,為選擇最穩定、最適合機械結構的運動速度。藍牙模塊將作品可實現的多種動作和功能集成到手機上,實現APP操作,方便操作,避免了環境不合適的情況下使用。
仿生智能機械虎機械結構穩定、抗干擾力強、價格低廉,兩種控制方式體現了智能一體的理念,程序嚴密的周期性運作以及舵機的速率可調也為作品可實現的動作提供了更多可能;結構簡易、控制方便;并使用雙層支架板,增加本作品在運行過程中的穩定性,語音控制操作機械虎更加智能化;并可通過語音控制實現與本作品的互動,超聲波避障保障了使用時的安全性,也可通過安裝在作品前方的攝像頭,利用APP進行遠距離控制;后來經過上網查詢,帶著作品回到社區進行街道走訪,孩子們很喜歡本團隊的作品,本作品推廣價值高且機械結構安全、控制穩定、智能。實現了與孩子們交互的目的。機械結構原材料的選擇,為本作品節約許多成本;控制部分設置了嚴密而又準確的程序,周期性的運行保證了仿生機械運行的穩定;并且我們的仿生機械結構精巧,質量優,可以為大多數兒童與青少年所接受。
本作品歷經3代研發,在20年11月進行立項。完成圖紙設計,21年1月份完成主題為結構。3月完成一代產品,并進行社區調研。在21年三月完成二代圖紙設計,六月完成主體結構,九月結束二代產品制作過程。在11月研發的過程中,作品基本成型。之后進行市場社會調研.在制作第三代時,同學們和老師給予我們建議意見,針對專項問題,進行修改升級。于22年三月完成3代作品,并進行社區走訪,反饋良好。
團隊借助第二課堂通過大創項目,融合機器人工程,智能制造工程,對嵌入式、c語言、機械設計、機械加工進行講解培訓,把嵌入式簡單的模塊進行二次開發,多種模塊進行互相配合,2022年上半學期共培訓學生89人,培訓學時120學時.項目研發工程中充分使用智能技術,結合各類設計軟件,以需求尋方法解決問題,充分體現了智能技術的應用。在未來我們將繼續加大研發力度,使智能技術更加完善,使更多的人們通過我們的產品了解智能技術,也希望我們能夠在未來發展中做出貢獻,用我們所學為十四五規劃貢獻一份力量,為中國制造2025助力。