1月19日，機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院舉辦2024年秋季學(xué)期《設(shè)計(jì)與制造Ⅱ》課程項(xiàng)目展，此次項(xiàng)目展是學(xué)院“設(shè)計(jì)與制造”系列課程改革實(shí)踐以來的第十屆課程項(xiàng)目展。13個(gè)教學(xué)班級(jí)75個(gè)項(xiàng)目小組的300余位學(xué)子共同參加了活動(dòng)。項(xiàng)目展主要來源于自主命題、挑戰(zhàn)賽題和企業(yè)難題三個(gè)方向，設(shè)立綜合組、越障機(jī)器人挑戰(zhàn)組、彈跳機(jī)器人挑戰(zhàn)組和企業(yè)命題組四條賽道，全方位展示學(xué)子們的批判性思維能力，以及發(fā)現(xiàn)、分析和解決工程問題的綜合能力，體現(xiàn)創(chuàng)新精神和團(tuán)隊(duì)精神。

參展項(xiàng)目簡(jiǎn)介

輪式可連續(xù)跳躍機(jī)器人

項(xiàng)目旨在通過模仿動(dòng)物的跳躍機(jī)制，設(shè)計(jì)出具有高效能量轉(zhuǎn)換和運(yùn)動(dòng)能力的機(jī)器人。團(tuán)隊(duì)基于仿生學(xué)、人工智能、傳感器技術(shù)等理論基礎(chǔ)，采用人字齒齒輪齒條、輪式結(jié)構(gòu)和混碳打印材料，將舵機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)壓縮彈簧實(shí)現(xiàn)蓄力，當(dāng)蓄力達(dá)到不完全齒輪缺口部分時(shí)彈簧釋放實(shí)現(xiàn)跳躍，以此實(shí)現(xiàn)跳躍、達(dá)到目標(biāo)高度、落地后能夠復(fù)位、實(shí)現(xiàn)連續(xù)跳躍等功能要求。

輕薄零件（A4紙）抓取機(jī)器人

同一批次的紙張?jiān)谫|(zhì)地、色彩等方面有較大差異，高效精確分揀出優(yōu)異紙張對(duì)于提高商品紙張質(zhì)量有重要意義。項(xiàng)目采用取紙末端滾輪兩自由度運(yùn)動(dòng)，以自適應(yīng)不同紙槽位置與待分揀紙張高度；采用三級(jí)齒輪分段加速，以提高傳動(dòng)效率、控制精準(zhǔn)度和自適應(yīng)分揀過程中紙張高度變化，有效解決了大批量紙張中優(yōu)質(zhì)成品的高效、精確分揀。

Snail-基于蝸牛運(yùn)動(dòng)的仿生機(jī)器人

生活中的小型物件如何方便傳送運(yùn)輸？項(xiàng)目設(shè)計(jì)并制造了一種基于蝸牛運(yùn)動(dòng)的仿生機(jī)器人原型機(jī)，利用二維定相位差凸輪組控制腹足提供動(dòng)力，足部多維軸承多維約束以使其運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、低噪音和低摩擦，可在平地或斜坡上運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將蝸牛殼巧妙設(shè)計(jì)為可變形儲(chǔ)物籃，能運(yùn)輸小型物件。

變剛度仿人靈巧手

機(jī)器人可以彈鋼琴、旋瓶蓋、抓取物品……項(xiàng)目以人手為參考，設(shè)計(jì)一個(gè)模仿人手肌肉-骨骼分布規(guī)律的剛?cè)釞C(jī)構(gòu)，具有主動(dòng)靈活性和被動(dòng)柔順性。該靈巧手具有可變的力量與速度輸出以及高度交互能力，整手具有簡(jiǎn)潔的機(jī)電結(jié)構(gòu)、控制架構(gòu)以及高集成度，能滿足抓握等日常生活與作業(yè)場(chǎng)景的需求。

頭部類人仿生機(jī)器人

項(xiàng)目旨在優(yōu)化機(jī)器人外觀和擬人行為設(shè)計(jì)，使其更加逼真地模仿人類行為。團(tuán)隊(duì)選取仿生人眼為研究方向，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)各部位的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，模仿真人眼球動(dòng)作，加入電控或者其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行多部位協(xié)同的自動(dòng)控制，使模擬更真實(shí)。

全地形拾取機(jī)器人

地面散落的小物件如易拉罐、小紙盒，是否想有效拾取？項(xiàng)目設(shè)計(jì)并開發(fā)一款多地形拾取機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)在多種復(fù)雜地形上的穩(wěn)定移動(dòng)與物品拾取功能。項(xiàng)目通過底盤設(shè)計(jì)、機(jī)械臂系統(tǒng)和控制邏輯，使機(jī)器人能夠適應(yīng)多樣地形，完成任務(wù)。

詠春拳擊對(duì)練機(jī)器人

項(xiàng)目針對(duì)傳統(tǒng)詠春訓(xùn)練中的木人樁缺少與真人互動(dòng)的弊端，設(shè)計(jì)了一款詠春對(duì)練機(jī)器人。采用半人半樁的形式，下盤穩(wěn)固，上半身進(jìn)行攻防，可還原詠春經(jīng)典攻防動(dòng)作。機(jī)器人身高可調(diào)，以適合不同身高的訓(xùn)練者。此外，超聲波傳感器分布在身體正面，可防守反擊，增加了訓(xùn)練的趣味性。

越障機(jī)器人

項(xiàng)目基于機(jī)器人能適應(yīng)爬坡、過門洞、跨越凹坑等不同的地形要求，改進(jìn)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)越障功能。通過錐齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)和縱向電機(jī)放置，縮短空間安裝間距。通過齒形孔與凸臺(tái)齒輪設(shè)計(jì)，使電機(jī)傳動(dòng)穩(wěn)定有力。

課程簡(jiǎn)介

《設(shè)計(jì)與制造Ⅱ》新工科課程是學(xué)院機(jī)械類專業(yè)第一門系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代機(jī)器建立正確認(rèn)知、科學(xué)分析和原創(chuàng)設(shè)計(jì)能力的專業(yè)核心基礎(chǔ)課，前身是機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)兩門上海市精品課程，2012年啟動(dòng)兩課融合建設(shè)，逐步建立了產(chǎn)品研發(fā)牽引的課堂-課外“雙主線并行”項(xiàng)目式教學(xué)方法、知識(shí)點(diǎn)和能力點(diǎn)承載思政點(diǎn)的“三點(diǎn)合一”融入式課程思政育人方法，通過“三個(gè)搬進(jìn)”（“把現(xiàn)代機(jī)器搬進(jìn)課堂”“把產(chǎn)品開發(fā)搬進(jìn)課程”“把科研訓(xùn)練搬進(jìn)項(xiàng)目”）和“四個(gè)重塑”（內(nèi)容體系重塑、教學(xué)模式重塑、考核方式重塑、思政育人途徑重塑），引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)建構(gòu)起對(duì)現(xiàn)代機(jī)器的整體認(rèn)知及其方案原創(chuàng)設(shè)計(jì)的思維和基本能力，為制造強(qiáng)國(guó)建設(shè)培養(yǎng)后備生力軍。課程獲評(píng)教育部機(jī)械原理課程群虛擬教研室“名師示范課程”、國(guó)家級(jí)一流本科課程、教育部首批課程思政示范課程、上海市重點(diǎn)課程、上海市精品課程等，是學(xué)院“設(shè)計(jì)與制造”項(xiàng)目式教學(xué)系列課程的標(biāo)桿課程，被教指委領(lǐng)導(dǎo)譽(yù)為“國(guó)內(nèi)課程改革的旗幟”。課堂教學(xué)和課程項(xiàng)目展被教育部機(jī)械原理課程群虛擬教研室等3家虛擬教研室全網(wǎng)直播，觀摩高校達(dá)160所。多所高校借鑒了課程教改經(jīng)驗(yàn)做法，近五年受邀作國(guó)際大會(huì)報(bào)告2次、國(guó)內(nèi)大會(huì)報(bào)告和教改培訓(xùn)等各類報(bào)告講座50余次，影響廣泛。

課程團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了教育部、國(guó)家教指委、上海市、學(xué)校等各級(jí)教改項(xiàng)目23項(xiàng)，發(fā)表教學(xué)學(xué)術(shù)論文10篇，出版教材教輔8本、科普書籍3本，研制出版我國(guó)第一部《機(jī)械類專業(yè)課程思政教學(xué)指南》，入選首批教育部課程思政教學(xué)名師和教學(xué)團(tuán)隊(duì)、新華思政優(yōu)秀名師、上海市課程思政示范團(tuán)隊(duì)和教學(xué)名師、上海市教學(xué)能手，榮獲上海市高校教師教學(xué)創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)、全國(guó)高校青年教師教學(xué)競(jìng)賽一等獎(jiǎng)、首屆“科德杯”中國(guó)機(jī)械行業(yè)產(chǎn)教融合教育教學(xué)創(chuàng)新大賽特等獎(jiǎng)、上海市高校青年教師教學(xué)競(jìng)賽特等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。

學(xué)院項(xiàng)目式教學(xué)簡(jiǎn)介

為踐行上海交大“四位一體”人才培養(yǎng)理念，培養(yǎng)適合我國(guó)未來產(chǎn)業(yè)需求的創(chuàng)新型工科人才，機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院對(duì)接國(guó)際先進(jìn)教學(xué)理念，開創(chuàng)學(xué)院項(xiàng)目式教學(xué)的先河。在設(shè)計(jì)與制造系列課程（《工程學(xué)導(dǎo)論》《設(shè)計(jì)與制造I》《設(shè)計(jì)與制造II》《設(shè)計(jì)與制造III（畢業(yè)設(shè)計(jì)》）教學(xué)實(shí)踐中，將工業(yè)企業(yè)以及人們現(xiàn)實(shí)生活中的工程問題引入課堂，項(xiàng)目式教學(xué)組織方式整體貫穿，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造的系統(tǒng)規(guī)劃及全局優(yōu)化問題，循序漸進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生工程思維與綜合實(shí)踐能力。同時(shí)依托課程項(xiàng)目展將項(xiàng)目式課程教學(xué)、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)和國(guó)際聯(lián)合畢業(yè)設(shè)計(jì)的成果進(jìn)行集中展示，致力提升學(xué)生解決實(shí)際工程問題、交流溝通、團(tuán)隊(duì)合作、跨文化國(guó)際協(xié)作、跨學(xué)科知識(shí)整合及運(yùn)用等方面的能力，形成了校企專家與學(xué)生之間相互學(xué)習(xí)、相互啟發(fā)的“多贏”局面。課程項(xiàng)目展是對(duì)學(xué)院“重實(shí)踐、求創(chuàng)新”育人理念的生動(dòng)詮釋，更是學(xué)院卓越工程科學(xué)人才培養(yǎng)體系改革成果的集中展示，獲得了國(guó)內(nèi)外教育界同行及兄弟院校的好評(píng)以及合作企業(yè)的認(rèn)可。

2024年秋季學(xué)期《設(shè)計(jì)與制造Ⅱ》課程項(xiàng)目展獲獎(jiǎng)名單

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