第四期上海交通大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐計(jì)劃優(yōu)秀項(xiàng)目信息

項(xiàng)目名稱：六自由度的加速傳感器位移定位系統(tǒng)審計(jì)

參與學(xué)生：機(jī)械與動力工程學(xué)院 田嘉勁

                  電子信息與電氣工程學(xué)院 葛云飛

                  電子信息與電氣工程學(xué)院 黃昊

指導(dǎo)老師：機(jī)械與動力工程學(xué)院 胡暉

項(xiàng)目狀態(tài)：項(xiàng)目升級

項(xiàng)目簡介：

隨著微機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，微型慣性測量組合已經(jīng)顯現(xiàn)出了其優(yōu)異的性能，而加速度測量在微慣性測量組合中具有極其重要的作用。通過加速度計(jì)可以得到載體的運(yùn)動速度和位置等導(dǎo)航信息，因此開展微慣性測量組合的研究具有十分重要的意義。在該項(xiàng)目中，本小組成員對運(yùn)用加速度傳感器和角加速度傳感器的組合實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體空間定位的算法進(jìn)行了研究，包括目標(biāo)物體連體坐標(biāo)系與絕對坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換以及近似積分兩部分，通過坐標(biāo)系變換矩陣將加速度傳感器實(shí)測的加速度值轉(zhuǎn)換成物體在絕對坐標(biāo)系下沿坐標(biāo)軸的加速度值，并通過兩次近似積分運(yùn)算得到物體的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)物體的定位。

項(xiàng)目名稱： 水動清潔牙刷

參與學(xué)生：機(jī)械與動力工程學(xué)院 束銀輝

                  機(jī)械與動力工程學(xué)院 鄭斌

                  電子信息與工程學(xué)院 余航辰

                  醫(yī)學(xué)院 張茂琛

指導(dǎo)老師：機(jī)械與動力工程學(xué)院 高峰

項(xiàng)目狀態(tài)：項(xiàng)目升級

項(xiàng)目簡介：

隨著能源問題和環(huán)境問題越來越突出，如何盡量減少對能源的使用已經(jīng)成為我們研究的重中之重。該項(xiàng)目研發(fā)得到了一種新型水動清潔牙刷，在推向市場后可以極大的方便人們的生活同時(shí)提高人們的生活質(zhì)量。在此基礎(chǔ)上可以起到節(jié)能減排的作用。與普通牙刷相比，水動牙刷具備電動牙刷的所有功能和優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)更符合人體工程學(xué)的人性化設(shè)計(jì)，通過高頻振動更有效地實(shí)現(xiàn)清潔牙齒的目的。除此之外，水動牙刷不再依賴于電，可以用水代替電；可以持續(xù)保持口中有水分的存在，實(shí)現(xiàn)沖牙器的功能來更好地清潔牙齒；利用水的按摩，給人更舒適的體驗(yàn)。

本小組發(fā)現(xiàn)有一種高效率的遞歸濾波器（后稱為“卡爾曼濾波器”），它能夠從一系列不完全及包含噪聲的測量中，估計(jì)動態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。因此在本研究中，我們希望通過常見的MEMS運(yùn)動傳感器，經(jīng)過卡爾曼濾波等一系列濾波、融合等數(shù)字信號處理方法，準(zhǔn)確地獲得操作者手的運(yùn)動狀態(tài)，并生成實(shí)用的運(yùn)動信息和控制信息，對操作目標(biāo)進(jìn)行控制。

項(xiàng)目名稱：手動機(jī)器人自然人機(jī)界面

參與學(xué)生：機(jī)械與動力工程學(xué)院 高軼凡

                  機(jī)械與動力工程學(xué)院 朱皇儒

                  機(jī)械與動力工程學(xué)院 馮文博

指導(dǎo)老師：機(jī)械與動力工程學(xué)院 殷躍紅

項(xiàng)目狀態(tài)：項(xiàng)目升級

項(xiàng)目簡介:

傳統(tǒng)的控制方法，如機(jī)器人的示教、運(yùn)動控制、遙控航模控制等，一般采用按鍵、搖桿等機(jī)械控制器件，都具有控制自由度少、操作不直觀等缺點(diǎn)。在半導(dǎo)體科技的不斷發(fā)展中，出現(xiàn)了新型的MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems，微機(jī)電傳系統(tǒng)）傳感器。這類傳感器可將物理運(yùn)動以較高的分辨率和精度轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，輸出到數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行后期處理。這類傳感器具有體積小，耗電量低，全數(shù)字操作，價(jià)格低廉等特點(diǎn)。但由于技術(shù)上的問題，沒有傳感器可以理想地將物理量精確轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，MEMS傳感器也是如此。由于單個(gè)MEMS傳感器采集到的運(yùn)動數(shù)據(jù)都具有各種類型的誤差，如零點(diǎn)偏移、非線性性、采樣值超調(diào)、隨機(jī)信號干擾等，無法精確地從中獲得理想的運(yùn)動數(shù)據(jù)。因此，為了測量空間6個(gè)自由度的運(yùn)動，一般選擇多種類型的傳感器，且使傳感器自由度之和多于6個(gè)，通過冗余自由度采集的數(shù)據(jù)，對運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行修正，既減小了測量誤差，又可使不同類型傳感器的特點(diǎn)互相補(bǔ)充，使運(yùn)算所得結(jié)果最接近真實(shí)運(yùn)動。如何使用好這些現(xiàn)有的傳感器，將傳感器獲得的數(shù)據(jù)能轉(zhuǎn)化成有用的信息成了全世界的一大難題。

本設(shè)計(jì)使用新型MEMS傳感器，采集人手的運(yùn)動，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、融合等數(shù)字運(yùn)算后，輸出平穩(wěn)、實(shí)用的描述人手運(yùn)動的數(shù)據(jù)，以便輸入機(jī)器人、遙控模型、計(jì)算機(jī)等目標(biāo)控制對象，對其進(jìn)行控制。由于直接采集人手的運(yùn)動，無需操作者學(xué)習(xí)指令、按鍵等傳統(tǒng)操作方法，可大大提高對目標(biāo)的控制舒適度和效率。