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苏大学子造的一条“毛毛虫” 获全国大学生科技奥林匹克特等奖

http://www.sina.com.cn  2011年10月21日03:45  扬子晚报 微博

  苏大学子造的一条“毛毛虫”

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  看上去活像个毛毛虫,只有大拇指大小,重量才6克,却能在细细的管道里自由快速穿行,探测管道是否有裂缝、破损,稍加改造后未来还能成为“肠道检测专家”,就是这条“毛毛虫”在19日晚揭晓的第12届挑战杯全国大学生课外学术科技作品竞赛中一举获得特等奖。

  通讯员 姚臻 本报记者 张琳

  A

  轻松钻管道的“毛毛虫”

  擅长钻管道检查裂缝

  “核电厂里的蒸汽发生器主要由数千根纵横交错、直径大小不一的细小管道组成,长期使用形成的积垢会腐蚀管壁并产生裂缝。”研究团队成员苏大机电学院研一学生刘磊介绍说,令人最头疼的是,很多细微裂缝从管道外部很难被发现,只有从管内仔细查看才行。有了微型管道机器人,就好办了。

  在现场刘磊展示了“毛毛虫”的钻管道过程,这个6克重的迷你机器人,在内径仅为16mm的管道内以每秒24毫米的速度移动,身上还携带了摄像头与照明装置,管道内的一切情况都可以清晰地传输在视频上。

  毛毛虫原来靠“振动”前进

  机器人虽然不稀罕,但制作迷你机器人相当不容易。“就因为现在机器人的驱动方式大都采用轮式、尺蠖式、以及惯性摩擦等方式进行驱动,这就导致机器人结构复杂,制作成本高,要使其小型化非常困难,而且功耗较大,能源利用率低。所以我们首先想到的是改变驱动方式。“刘磊告诉记者,在经过反复实验后,他们大胆采取了一个全新的思路——谐振驱动。“机器人身上的这些毛刺是关键,只要给机器人内部安装的偏心轮施加6伏的电压,偏心轮转动就会产生振动,带动毛刺与管壁产生碰撞与摩擦,毛毛虫就能快速向前爬了。” 刘磊解释说,谐振运动最大的好处是简单灵活,避免了复杂的机械机构,这些能让机器人真正做到“迷你化”。正因为结构简单,“毛毛虫”在制作工艺和制作成本方面也具有显著优势。“批量生产后,如果不搭载摄像头,裸机成本只要100元以内。”

  最初只有“三只脚”

  说到研发过程,刘磊说,“毛毛虫”还有一个“进化”的过程呢!“最初我们设计的不像毛毛虫,倒像一根棍子加三只脚。后来在反复试验中发现,脚越多越细,振动效果越好,驱动力越强,于是就成了周身毛刺的毛毛虫。”有了“毛毛虫”的雏形后,研发团队又精益求精,将“毛毛虫”从一个整体变成可拆分为一截截的“羽毛球”,“羽毛球”套在一起就变成“毛毛虫”。“这样可以更加便于产业化。”刘磊说。

  B

  一个短信能控制“聪明路灯”

  植入模块让路灯“聪明”

  这儿的路灯特别聪明,日落而亮,日出而熄;人少的时候光会变暗,人多的路段则会变亮;哪盏灯坏了,不用管理员去实地检查,自己会“主动汇报”;管理员要控制路灯不用去现场,只需要上网轻点鼠标,甚至用手机发个短信,路灯就会“听话”地服从。这么聪明的路灯就是苏大5位大学生研制出的“基于传感网技术的智能路灯无线控制系统”,在本次“挑战杯”中获得了三等奖。

  姚丹丹团队的思路是,将物联网技术融入路灯,从而给路灯插上信息的翅膀。通过给每盏路灯装上一个神奇的无线接发装置,实现对路灯的无线控制,让它们变得聪明听话。

  发个短信就能控制路灯

  打开网上操作平台,记者发现,包括路灯控制、单灯查询等诸多选项。你可以选择定在几点几分开启,几点几分熄灭;还可以导入当地日出日落时间,比如选择日落后半小时开启。设置好之后,鼠标一点,各路段的路灯就会“乖乖”执行。“假如管理员不方便上网,还可以通过发短信方式来控制路灯。”姚丹丹说,每个路段都有一个控制的手机号码,按一定模式发短信到相应的号码,10秒之内,该路段所有路灯就会执行命令,并且会回短信到管理员手机上——“已执行”。

  一年每盏节省200元

  到目前为止,聪明路灯已成功在全国5个城市实施运行,在湖北省大冶市,经过一年的逐步实施,目前该市1万多盏路灯都采用这种方法来控制。“节能效果特别明显,一年节能为20.5万元,相当于节约煤炭126.7吨,减少二氧化碳排放量331.9吨。每盏灯每年约节能204.4元,如果推广至全国1800多万盏路灯,每年可节能约36.8亿元。”目前,姚丹丹团队还尝试与厂家合作,制造聪明路灯,普通路灯只要加上一个控制模块就能变聪明,而模块成本只要100块。

 

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