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近日，“唯实杯”第十届全国大学生机械创新设计大赛决赛第二阶段评审在深圳技术大学举行。我校精心组织、积极备赛，参赛队伍凭借着新颖的选题和精巧的设计获得一等奖2项。其中，北京校部李江天和滕鹏设计的作品获得实物组一等奖，保定校区柳珂、王晓伟和余文斌设计的作品获得慧鱼组一等奖。

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全国大学生机械创新设计大赛由全国大学生机械创新设计大赛组织委员会和教育部高等学校机械基础课程教学指导分委员会主办，中国工程科技知识中心、全国机械原理教学研究会、全国机械设计教学研究会、各省市金工研究会、北京中教仪人工智能科技有限公司联合著名高校和社会力量共同承办的一项大学生机械学科创新设计大赛。其目的在于 引导高等学校在教学中注重培养大学生的创新设计意识、综合设计能力与团队协作精神；加强学生动手能力的培养和工程实践的训练，提高学生针对实际需求通过创新思维，进行机械设计和工艺制作等实践工作能力；吸引、鼓励广大学生踊跃参加课外科技活动，为优秀人才脱颖而出创造条件。

本届大赛设置设计“仿生机械”的内容，旨在引导大学生主动认识大自然中的动物和其活动规律。参赛者设计“仿生机械”，重点是根据动物的运动形态、身体结构和功能特点，用巧妙的机构和机械结构来模仿实现。鼓励将“仿生机械”创新设计的成果，用于开展进一步的科学和应用研究，或开发成新型玩具产品。

能源动力与机械工程学院机械2001李江天、滕鹏设计，宋玉旺老师指导的《二维并联腰 + 柔性缓震腿式机械猫》作品选题新颖，设计精巧，得到了评委的一致认可。

机械工程系设制1903柳珂同学、机电1902王晓伟、输电1902余文斌设计，豆龙江、刘欢老师指导的《仿生螃蟹机器人》利用极具创意的慧鱼零件，高度还原螃蟹的生物特性，该机器人不仅可以适应多种复杂的地形环境，而且可利用前端的蟹螯机构夹持目标物并携带其移动；机器人还搭载有传感器和摄像头，能采集机器人周围的环境信息并进行实时传输。

获奖作品简介

一等奖

参赛作品名称：

二维并联腰＋柔性缓震腿式机械猫

参赛者：

李江天（机械2001）

滕鹏（机械2001）

指导教师：

宋玉旺

（能源动力与机械工程学院）

作品内容简介

目前大多数四足机器人以刚性腿部结构设计而成，且罕有引入腰部结构的产品。由于在四足动物中，猫拥有极强的跳跃能力，因此该作品从仿生学的角度研究猫的生理结构，模仿猫的腿部骨骼肌肉和柔性组织，设计并制造具有二维并联腰和柔性缓震腿两项专利结构的机械猫。

机械猫的二维并联腰利用并联双四连杆机构实现了转动灵活且控制简单的扭动结构，由拖头万向节和尼龙套筒设计了过定位稳定结构，实现了较强的运动稳定性，在不同运动状态下可以调整重心并增加足端运动范围。柔性缓震腿利用拉簧和阻尼器等结构模拟了真猫腿部在运动时的缓震储能效果，能够更高效的实现跳跃动作。

控制程序利用循环结构，将足端运行轨迹分割成小段作为循环节。通过控制各循环节运行时间，使机械猫不论在行进、跳跃或姿态变换过程中均得以对每段运动精细化控制，使机械猫运动更加稳定。

主要创新点

（1）通过弹簧与阻尼器的组合设计，模拟出了猫的腿部骨骼肌肉和柔性组织特征，达到了腿部肌肉和韧带在运动时的缓震储能效果，实现了较强的机构运动能力。

（2）利用万向节和鱼眼拉杆等机构形式，在前后躯干之间设计了转动灵活、控制简单的二维并联机构形式的腰结构，实现了机械猫的较强的运动稳定性。

（3）将腰部关节的运动引入传统四足机器人运动形式中，较好地模仿了猫的运动状态，实现了更灵活的运动效果。

推广应用价值

（1）作为兼具柔性腿部结构和腰部结构的四足机器人，可不断优化控制算法研究如何更好的通过腰部运动提升传统四足机器人运动灵活性，有着较强的科研价值。

（2）基于多种传感器数据可在树莓派平台开发更多智能化功能，充分利用机械猫的运动灵活性优势，在抗震救灾、山区搜索和工厂巡检等场景大有可为。

一等奖

参赛作品名称：

仿生螃蟹机器人

参赛者：

柳珂（设制1903）

王晓伟（机电1902）

余文斌 （输电1902）

指导教师：

豆龙江（机械工程系）

刘欢（工创中心）

作品内容简介

与传统轮式机器人相比，足类机器人不但符合生物的生理结构，达到节省能量的目的，还能跨越传统轮式机器人所不能越过的障碍。多足机器人的研究，不但可以加深对多足生物特性的了解，还可以利用其特性完成对复杂环境的监测，为人们从事相关工作提供便利。

今年来在多足机器人的研究中，以两栖类机器人的研究显得越来越重要，其不但有水下活动的多种习性，还具有陆地活动上的很多特性。能在军事排雷、海岸巡逻、陆地搜救、海底拍摄、海底石油勘探、环境监测等很多领域得到广泛应用。

本装置以电机带动齿轮装置驱动曲柄摇杆机构来模仿螃蟹的运动，可以适应多种不同的地形环境，；机器人前部的蟹螯可以实现夹持搬运等多种不同的功能，后部的摄像头可以实时的传输机器人周围的环境，在采集图形信息的过程中也方便操作人员的控制；机器人设计简单实用，运动灵巧轻便，能很好的实现多足机器人运动的特点。同时可以根据实际情况人为调节机器人的大小，以适应多种不同情况下的工况；且成本较低维修方便，具有广阔的应用前景。

主要创新点

（1）以齿轮齿条装置模拟蟹螯的运动，蟹螯结构的开合没有借鉴传统的舵机结构或是蜗轮蜗杆结构，直接用齿条推动铰接的活动件来完成夹持的动作。

（2）以曲柄摇杆机构模仿螃蟹的运动，直接用曲柄摇杆机构模仿螃蟹八足的运动，组装简单且便于控制；于此同时可以通过改变曲柄摇杆机构的大小，来改变机器人的大小。

（3）可搭载不同的传感器，以实现多种不同的功能，机器人采用半开式结构，在实际使用的过程中，在原有的摄像头外，可以根据不同的使用要求和工作条件；搭载不同的测量仪器及传感器，达到多种工作目的。

（3）可轻松转化为实物机器人，本慧鱼模型只需以模型为蓝本，采用相同甚至类似的机械零件将机器人实体组装完成；并直接装备遥控、蓝牙、传感器、视频、驱动以及电源等模块就可将其转化为可直接投入到生产生活中的遥控足类多用机器人。

推广应用价值

（1）与传统轮式机器人相比，足类机器人不但符合生物的生理结构，还有诸多轮式机器人难以企及的优点。多足机器人的研究，不但可以加深对多足生物特性的了解，还能应用于军事排雷、环境探测、海岸巡逻、陆地搜救、环境监测等多个领域。

（2）本仿生螃蟹机器人设计简单实用，运动轻巧轻便，结构坚固，组装方便；可实现夹持搬运探测等多种功能，在原有图像采集的功能上还可搭载多种不同的设备以实现多种不同的功能。

（3）本慧鱼模型转化为实物时，只需以模型为蓝本，采用相同甚至类似的机械零件将机器人实体组装完成；并直接装备遥控、蓝牙、传感器、视频、驱动以及电源等模块就可将其转化为可直接投入到生产生活中的遥控足类多用机器人。上述零件及设备无需定制，市面上已存在物美价廉的相关产品，因此本慧鱼仿生螃蟹机器人造价低廉且便于维修，具有广阔的应用空间。

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素材来源丨能源动力与机械工程学院

排版丨胡晋源

初审丨董艺双 张冬月

复审丨刘馨浓

审核丨卜叶蕾 沈国清 王秀梅

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