1月19日，機械與動力工程學院舉辦2024年秋季學期《設計與制造Ⅱ》課程項目展，此次項目展是學院“設計與制造”系列課程改革實踐以來的第十屆課程項目展。13個教學班級75個項目小組的300余位學子共同參加了活動。項目展主要來源于自主命題、挑戰(zhàn)賽題和企業(yè)難題三個方向，設立綜合組、越障機器人挑戰(zhàn)組、彈跳機器人挑戰(zhàn)組和企業(yè)命題組四條賽道，全方位展示學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)新精神和團隊精神。
參展項目簡介
輪式可連續(xù)跳躍機器人
項目旨在通過模仿動物的跳躍機制，設計出具有高效能量轉換和運動能力的機器人。團隊基于仿生學、人工智能、傳感器技術等理論基礎，采用人字齒齒輪齒條、輪式結構和混碳打印材料，將舵機驅動齒輪轉動壓縮彈簧實現(xiàn)蓄力，當蓄力達到不完全齒輪缺口部分時彈簧釋放實現(xiàn)跳躍，以此實現(xiàn)跳躍、達到目標高度、落地后能夠復位、實現(xiàn)連續(xù)跳躍等功能要求。
輕薄零件（A4紙）抓取機器人
同一批次的紙張在質地、色彩等方面有較大差異，高效精確分揀出優(yōu)異紙張對于提高商品紙張質量有重要意義。項目采用取紙末端滾輪兩自由度運動，以自適應不同紙槽位置與待分揀紙張高度；采用三級齒輪分段加速，以提高傳動效率、控制精準度和自適應分揀過程中紙張高度變化，有效解決了大批量紙張中優(yōu)質成品的高效、精確分揀。
Snail-基于蝸牛運動的仿生機器人
生活中的小型物件如何方便傳送運輸？項目設計并制造了一種基于蝸牛運動的仿生機器人原型機，利用二維定相位差凸輪組控制腹足提供動力，足部多維軸承多維約束以使其運動穩(wěn)定、低噪音和低摩擦，可在平地或斜坡上運動，同時將蝸牛殼巧妙設計為可變形儲物籃，能運輸小型物件。
變剛度仿人靈巧手
機器人可以彈鋼琴、旋瓶蓋、抓取物品……項目以人手為參考，設計一個模仿人手肌肉-骨骼分布規(guī)律的剛柔機構，具有主動靈活性和被動柔順性。該靈巧手具有可變的力量與速度輸出以及高度交互能力，整手具有簡潔的機電結構、控制架構以及高集成度，能滿足抓握等日常生活與作業(yè)場景的需求。
頭部類人仿生機器人
項目旨在優(yōu)化機器人外觀和擬人行為設計，使其更加逼真地模仿人類行為。團隊選取仿生人眼為研究方向，通過機械結構傳動實現(xiàn)各部位的獨立運動，模仿真人眼球動作，加入電控或者其他結構設計進行多部位協(xié)同的自動控制，使模擬更真實。
全地形拾取機器人
地面散落的小物件如易拉罐、小紙盒，是否想有效拾取？項目設計并開發(fā)一款多地形拾取機器人，能夠實現(xiàn)在多種復雜地形上的穩(wěn)定移動與物品拾取功能。項目通過底盤設計、機械臂系統(tǒng)和控制邏輯，使機器人能夠適應多樣地形，完成任務。
詠春拳擊對練機器人
項目針對傳統(tǒng)詠春訓練中的木人樁缺少與真人互動的弊端，設計了一款詠春對練機器人。采用半人半樁的形式，下盤穩(wěn)固，上半身進行攻防，可還原詠春經典攻防動作。機器人身高可調，以適合不同身高的訓練者。此外，超聲波傳感器分布在身體正面，可防守反擊，增加了訓練的趣味性。
越障機器人
項目基于機器人能適應爬坡、過門洞、跨越凹坑等不同的地形要求，改進機構，實現(xiàn)越障功能。通過錐齒輪傳動設計和縱向電機放置，縮短空間安裝間距。通過齒形孔與凸臺齒輪設計，使電機傳動穩(wěn)定有力。
課程簡介
《設計與制造Ⅱ》新工科課程是學院機械類專業(yè)第一門系統(tǒng)培養(yǎng)學生對現(xiàn)代機器建立正確認知、科學分析和原創(chuàng)設計能力的專業(yè)核心基礎課，前身是機械原理、機械設計兩門上海市精品課程，2012年啟動兩課融合建設，逐步建立了產品研發(fā)牽引的課堂-課外“雙主線并行”項目式教學方法、知識點和能力點承載思政點的“三點合一”融入式課程思政育人方法，通過“三個搬進”（“把現(xiàn)代機器搬進課堂”“把產品開發(fā)搬進課程”“把科研訓練搬進項目”）和“四個重塑”（內容體系重塑、教學模式重塑、考核方式重塑、思政育人途徑重塑），引導學生系統(tǒng)建構起對現(xiàn)代機器的整體認知及其方案原創(chuàng)設計的思維和基本能力，為制造強國建設培養(yǎng)后備生力軍。課程獲評教育部機械原理課程群虛擬教研室“名師示范課程”、國家級一流本科課程、教育部首批課程思政示范課程、上海市重點課程、上海市精品課程等，是學院“設計與制造”項目式教學系列課程的標桿課程，被教指委領導譽為“國內課程改革的旗幟”。課堂教學和課程項目展被教育部機械原理課程群虛擬教研室等3家虛擬教研室全網直播，觀摩高校達160所。多所高校借鑒了課程教改經驗做法，近五年受邀作國際大會報告2次、國內大會報告和教改培訓等各類報告講座50余次，影響廣泛。
課程團隊承擔了教育部、國家教指委、上海市、學校等各級教改項目23項，發(fā)表教學學術論文10篇，出版教材教輔8本、科普書籍3本，研制出版我國第一部《機械類專業(yè)課程思政教學指南》，入選首批教育部課程思政教學名師和教學團隊、新華思政優(yōu)秀名師、上海市課程思政示范團隊和教學名師、上海市教學能手，榮獲上海市高校教師教學創(chuàng)新大賽一等獎、全國高校青年教師教學競賽一等獎、首屆“科德杯”中國機械行業(yè)產教融合教育教學創(chuàng)新大賽特等獎、上海市高校青年教師教學競賽特等獎等榮譽。
學院項目式教學簡介
為踐行上海交大“四位一體”人才培養(yǎng)理念，培養(yǎng)適合我國未來產業(yè)需求的創(chuàng)新型工科人才，機械與動力工程學院對接國際先進教學理念，開創(chuàng)學院項目式教學的先河。在設計與制造系列課程（《工程學導論》《設計與制造I》《設計與制造II》《設計與制造III（畢業(yè)設計》）教學實踐中，將工業(yè)企業(yè)以及人們現(xiàn)實生活中的工程問題引入課堂，項目式教學組織方式整體貫穿，強調產品設計與制造的系統(tǒng)規(guī)劃及全局優(yōu)化問題，循序漸進培養(yǎng)學生工程思維與綜合實踐能力。同時依托課程項目展將項目式課程教學、本科生畢業(yè)設計和國際聯(lián)合畢業(yè)設計的成果進行集中展示，致力提升學生解決實際工程問題、交流溝通、團隊合作、跨文化國際協(xié)作、跨學科知識整合及運用等方面的能力，形成了校企專家與學生之間相互學習、相互啟發(fā)的“多贏”局面。課程項目展是對學院“重實踐、求創(chuàng)新”育人理念的生動詮釋，更是學院卓越工程科學人才培養(yǎng)體系改革成果的集中展示，獲得了國內外教育界同行及兄弟院校的好評以及合作企業(yè)的認可。
2024年秋季學期《設計與制造Ⅱ》課程項目展獲獎名單
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