2019年第三届全国大学生机械创新设计大赛作品——小型手推式扫地拖地车.doc

简易实用的水果采集杆本案例荣获全国大学生机械工程创新设计大赛一等奖1.设计目的在水果的生产作业中，收获采集是最耗时费力的一个环节。

水果收获期间需投入的劳力约占整个种植过程的70%。

采集作业质量的好坏直接影响到水果的储存、加工和销售，从而最终影响市场价格和经济效益。

水果收获采集具有很强的时效性，属于典型的劳动密集型的工作。

但是，由于采集作业环境和操作的复杂性，目前水果采集的自动化程度仍然很低，国内水果的采集作业基本上还是手工完成。

在很多国家随着人口的老龄化和农业劳动力的减少，劳动力不仅成本高，而且越来越不容易得到，而人工釆集水果所需的成本在水果的整个生产成本中所占的比例高达50%。

高枝水果的米集还带有一定的危险性。

因此实现水果采集的机械化变得越来越迫切，发展技术、研究开发水果采集器具有重要的意义。

目前大多果园和农场釆集水果，例如苹果、梨、橘子、桃子、柠檬、石榴等,都是采用人工采集的方式。

由于这些长在树上的水果比人的身高要高一些，因此需要耗费大量的人力成本，且存在一定的安全隐患。

我们设计的水果采集杆可以轻松地采集到高处的水果，极大地减小了人的劳动强度，提升了工作效率，而且可以让没有足够经验的人也能体验农事。

本作品的意义主要有以下几点：(1)提供在地面方便地采集高处的水果的可能性。

(2)降低果农采集水果的劳动成本和劳动强度，同时提升他们的劳动效率。

(3)我们设计的新型水果采集杆有一定的趣味性，可以帮助生活在城市的人们更加简便地参与农事，体验自然的乐趣，增加人与自然的融合。

2.工作原理我们的采集器建立在一根长1. 17 m的杆上，按下R13-507 16MM自复位不自锁按钮点动开关，将电动机的电信号传入导线；导线接入K601型可充电聚合物锂电池，将电池中的能量释放在775扁桃D型削边轴电动机上，使它满负荷运转；电动机与高速钢刀片用一根轴连接，带动高速钢刀片高速切割被月牙形底座精准卡入的藤蔓。

水果顺势掉入用高弹力网制作的采集器里。

小型手推式落叶清扫车的研制作者：徐小六白甫停余雨来源：《科技资讯》 2013年第33期徐小六白甫停余雨(西南大学工程技术学院重庆 400716)摘要:本清扫车主要由毛刷、换向装置、传动变速装置、回收装置等组成,采用人工推动为动力源,链条、齿轮传动以及采用链轮进行变速达到不同的清扫速度,巧妙运用刷子和垃圾回收片对落叶进行集中回收,达到了清扫落叶和落叶回收一体化的目的,操作简单、价格低廉、节能环保、针对性强,是完全无污染的一种小型落叶清扫工具。

关键词:清扫车落叶手推式机械传动中图分类号:TH69 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)11(c)-0050-02在目前,随着我国城市化进程的不断进展,学校、小区等规模的不断扩大,在这种绿化面积较大的地方,落叶垃圾的数量也呈现出爆发式增长的趋势,落叶垃圾的数量在目前已是非常的庞大,因此增添了清扫落叶垃圾的工作量,这给当前环卫工人的清扫工作带来了巨大的困难。

就目前国内外主要的研究生产清扫车机构有德国的汉弛、美国的POWERBOSS、林德美强,以及国内的神州、洁博士等部门,但是由于其成本都比较高,所以售价均比较昂贵。

所以在我国这种国情下,也难以大规模的推广和使用。

故这对实现机械化造成了比较大的障碍。

据调查,我国清扫车行业历经数十年的发展,产品从单一的纯扫式发展到目前的多种型式,产品性能和产品质量迅速提高,特别是在改革开放以后,通过进口关键外购件使扫地车产品性能和可靠性大大提高。

虽然扫地车在我国已经有了几十年的发展,目前已研制了近几百种产品。

但是国外的扫地车研究时间更长,至今已经发展了150多年。

总结来看,目前扫地车主要可分为以下三种:纯扫式,纯吸式,吸扫混合式。

纯扫式扫地车发展历史最为悠久,结构最为简单。

只是采用一系列的传动机构把扫地用的刷子带动起来,以达到清扫地面的目的。

因此操作起来也非常方便,而且还不会导致太大的二次污染。

但是由于其清扫效果和效率不够理想,导致这样的纯扫式扫地车逐渐被其他的扫地车取代。

青少年科技创新大赛中学项目多功能拖把创意报告学生：张淼王佳指导老师：胡战国陈学生学校：高级中学创意产生的背景:随着社会的不断进步，人们的生活水平一直在不断的提高，房子也不断地推陈出新，带动着很多家居市场的飞速发展，越来越多的学校、家庭及一些公共场所需要一个实用的拖把，随着技术的发展，各式各样的拖把上市，很多用了高科技，然而大部分人群用比较廉价的木质拖把。

但是这种拖把拖过地后，如果地面上留下的水不及时烘干的话，特别是在冬天，天气比较寒冷，拖过地后，地面会形成一层薄冰，一不留神就容易摔倒，特别是学校的卫生区及一些公共场所，年轻人摔一下可能没什么大碍，但是如果是年龄稍大的人的话，就可能会造成很严重的后果。

而且在学校打扫卫生区时，值日生扫过地后，需要花大量的时间等拖把从教学楼拿到卫生区，同时还涮拖把也需要时间，这对于值日学生来说比较浪费时间。

基于以上原因，同时也为了更好地服务消费者群体，我们决定对拖把进行改良。

因此我们想发明一种具有扫、拖、烘三合一的多功能的拖把，这样一是减少我们不必要的损失，二是便于我们学校的值日生能节约出更多的时间学习。

创意与已有类似创新的异同：平时我们在市场上买的好多种拖把多数都是只有纯粹的拖地的功能，而这种拖把是在常规拖把的基础上增加了扫、拖和烘干的功能，扫地时先将拖把折叠起来，拖地时再将扫把把手折叠起来，在拖地的同时还可以通过装水盒进行涮洗拖把，在拖最后一遍地时打开鼓风机，及时把地烘干，防止有人因地面湿滑造成滑倒。

这种拖把也非常方便存放，也会在卫生区和教学楼涮洗拖把的路上节省许多时间，因此在学校值日生既可以节省出大量时间用来学习，也可以提高打扫卫生的速度。

创意目的：现今人们对产品的需求更加追求实用性与个性化，这就愈发要求设计者对于产品的功能设计有更多的创意及要求，比如说多功能化，多功能的产品设计能满足更多的使用场景及更多用户的需求，这样就凸显出了产品的实用性。

而拖把是一种在我们日常生活中每天都会用到的物品，此款拖把的出现会让打扫卫生变的更轻松、方便，特别是地板能更快变干，能有效防止人因地湿而滑倒（主要是针对老人），同时在一定程度上也改变我们的生活环境，提高了我们的生活质量。

“华兴机械杯”2007年山东省大学生机电产品创新设计竞赛决赛获奖情况（共291项）编号学校作品名称学生姓名指导老师一等奖（75项）本科组1 山东大学车用加热器控制器陈程董伟陆辰2 山东大学危重病人搬运机器人刘国荣裴宇辰郭磊曹国新胡三飞李凯岭3 山东大学汽车刹车节能器李海源肖世强肖俭唐志强刘鸣陆苹4 山东大学音控自动分类垃圾箱王永王林张祥敢宋建建徐倩张勤河孟剑锋5 山东大学模拟自行车野外环境训练健身设备焦自伟张超孟祥敦李壮运刘澜涛唐委校李凯岭6 山东交通学院机井受困营救机器人韩健袁璐马世瑜韩鹰刘爱华7 山东农业大学小型温室电动松土机的研制李明灿谷建新康建山栾芳范修文李汝莘8 山东农业大学环保型温室电动弥雾机的研究赵成吴连伟崔成鹏李冰雪李秀芝张晓辉9 山东建筑大学振动教学实验台的研制高德攀王远征张荣峰刘传磊周显记张蔚波李凡冰10 山东科技大学智能交通机器人郑灿东尹玉雷赵文李鹏王吉岱孙爱芹11 山东科技大学泰安校区矿用绞车无源自动排绳器亓祥海张杰王昌国宋若峰解统颜12 山东轻工业学院厨房吊柜概念产品王海见刘殿李文玉王文辉王毅李春玲13 山东理工大学气动射种播种器的研制李永伟刘宝明孙海霞刘海东李宝贵刁培松杨善东14 山东理工大学汽车智能加速踏板系统杨晓辉牛恩拂王腾腾胡振奇程诚陈平15 山东理工大学基于六维鼠标的交互式并联机器人仿真系统设计李刚果福玉杨翔宇孙建波冯龙张彦斐宫金良16 山东理工大学舵轮气吸式精密穴播机仿真设计吴东晓张强王万亮刘海东杜纪明蔡善儒17 中国石油大学矩形波交流原油脱水电源的研制刘倩倩杨朝辉罗贤堂黄少罚王琳琳牛俊邦孙峰18 中国石油大学基于AT89C52的多功能机器人小车唐甫世张晓春齐明侠沈蓉19 中国海洋大学折叠式柔性叶片风力发电装置袁伟杰鹿兰帅赵龙武王超王树杰李冬20 中国海洋大学深海海水等静压直接驱动液压系统研制张瑞风殷晓宁冯攀王猛闫程进刘贵杰21 青岛大学太阳能喷射制冷及海水淡化装置的研制杜威陈颖颖杨启容宋基盛22 青岛大学记忆金属发电装置郭亮吕金浩尹良尤跃东刘振臣师忠秀王守春23 青岛科技大学PSH-3型升降横移立体车库总体设计李绍明汪传生边慧光24 青岛科技大学全自动智能垃圾分拣机王栋褚福利黄靖黄翼虎25 青岛科技大学提速列车排污筒的创新设计李婷婷孟兆明26 青岛理工大学快速滚压成型机李先珍胡艳涛王庆平王瑞山于洪伟姜虎森郝国祥27 青岛理工大学基于螺旋桨后推进飞机的推力矢量机构杨志强杨志强28 哈尔滨工业大学（威海）基于太阳能电池技术的水面灭蚊器陈光宇王鹏飞姚庭范士伟程晓刘会英王毅29 哈尔滨工业大学（威海）基于绿色制造基础的全自动安全担架车黄绍平毛俊鑫张广鹏游浩洋杜建伟刘会英边文凤30 济南大学小型清雪车三维设计与仿真张波王潍31 济南大学机电转换式移动充电器设计张腾飞张延华刘滨王贤华文婧赵珅王娜32 泰山医学院智能型家庭供暖控制器张立强孙健张明慧袁子龙段振文胡弢李新约33 海军航空工程学院“绅士”弹簧门合叶黄强王培成王志安王燕铭杨晓冬34 海军航空工程学院青岛分院机身底部工作椅王少金张中东邱浩瀚薛庆增虞传薪胡芳友黄旭仁35 海军航空工程学院青岛分院海面泄漏原油回收装置纪诚郭保苏田汝坤李超群唐仁刚孙福娟36 烟台大学遥控节能百叶窗李艳良李君景任伟聪张洪顺陈素王东兴37 聊城大学自动除鱼鳞机邵安民赵进李旺商洪亮马德芝谢星海王希莲38 菏泽学院电动摘果机姜雷王钦王猛侯建华王联奎39 潍坊学院40系列拖拉机差速器强化设计侍磊付文信40 潍坊学院安全开关卢政委温效朔41 德州学院自发电节能环保探测电动车刘继锋程克昌孙万燕谭军强赵梅伊连云董玲42 德州学院家庭安全防卫机器人曲胜玺施立彬韩泉城杨晓君张俊亮姚俊红专科（高职）组43 山东水利职业学院全自动节能防盗窗帘于文章吴昊杨方景姚晓鹏苑章义刘星44 山东水利职业学院智能浇花器孙静侯宪民邓华张水利董科45 山东电子职业技术学院基于PLC自动控制气缸实现交替往复式牵拉装置模型许致英陈艳艳张涛涛韩沛沛于庆华陈斌李厥瑾46 山东科技职业学院便捷伸缩车库刘祥王光满王蓬生刘朋林令豪苏建国徐鸿业47 日照职业技术学院汽车维修用线束检测系统焦鹏飞王海伟牟志华48 日照职业技术学院空气能热泵热水器辛海宝滕正群邵长芳国兵杨强49 枣庄学院多功能手机充电器孔令峰刘贵燕田中俊郑桂兴50 青岛滨海学院图书馆自助还书机张呈杰林运波梁迎华杨贤福马永刚李友余田宝森51 威海职业学院废水利用装置（机电方案）王传军王永明景荣明李广豹李文王浩52 济南工程职业技术学院汽车智能后视镜张步辉等同学（3名）胡福祥张为民53 济南铁道职业技术学院一种有夜视功能的化妆盒黄延福胡向赤54 济南铁道职业技术学院室内环境监视仪赵华君武宪明翟庆一55 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背负式全方位剪切柑橘类水果采摘装置本案例荣获全国大学生机械工程创新设计大赛一等奖1.设计目的现代化机械装置正在逐渐代替人类原始的劳动工具和劳动方法，机器人采摘由于技术和成本的原因，在今后较长时间内无法投入实际应用，在这种背景下，机械式釆摘将占据主流。

目前果园的机械式采摘主要有振摇式、撞击式和切割式。

但是振摇式和撞击式的采摘机械的效率普遍较低，采摘的损伤较高，也不适用于釆收易损伤、要求完好率高的新鲜食用水果和贮藏用水果。

而切割式釆摘是将树枝或果柄切断使果实与果树分离的采摘方式，在切割完之后能立即放入果篮中，可避免果实坠落至地面，减少损伤。

因此切割式采摘器的应用前景显得十分可观。

2.工作原理本设计的水果采摘装置结构简单，主要由背负装置、采摘杆、全方位切割刀头、软管、篮子等组成，其中采摘杆是可伸缩杆，用以满足不同高度的采摘任务。

果农驱动操作手柄可驱使采摘刀片进行剪切，水果被剪切下来后，顺着用尼龙材料制成的水果运送管道掉进水果筐里。

用柔软材料制成的运送管道可保证水果表面不受摩擦，从而保证水果的质量和质地。

若果农把釆摘刀片更换为套袋装置，则可以进行水果的套袋工作，方便快捷，效率高。

同时果农也可以用采摘器的头部作为支架进行农药喷洒和修剪树枝工作。

综上所述，该简易型水果采摘装置实现了农业生产中的不同工作的集中。

为减轻本装置对使用者右臂的负担，在杆的（从近地端算起）1/3处安装一根拉簧，可分担一部分作用力，减轻使用者的负担。

背负式水果采摘装置示意图如图1所示。

刀头结构示意图如图2所示。

刀头剪切机构是由多个结构相同的刀片组成的，在此只对一个刀片进行分析。

如图3所示，在刹车线的牵引下，活动刀片会绕着固定轴向下转动，其刀刃与固定刀片的刀刃相交错，从而实现剪切；在一次剪切完成之后，在小压簧的作用下活动刀片回复到原位置，进行第二次剪切。

在安装时，用M3的螺母和螺钉及3 mmX7 mm X0.5 mm的垫片装配固定刀片和活动刀片，一共安装15组此装配体，再把它们均匀安装在直径为150 mm 的环形刀头上。

机械创新设计大赛获奖作品赏析机械创新设计大赛是我国机械领域的一项重要赛事，旨在激发广大师生的创新精神，培养创新能力，推动机械行业的技术发展。

在历届大赛中，涌现出了许多优秀的获奖作品。

本文将对其中部分获奖作品进行赏析，以展示这些作品在设计理念、技术应用和实用性等方面的独特魅力。

一、作品一：《智能辅助行走装置》赏析：该作品针对老年人、残疾人等行动不便的人群设计了一款智能辅助行走装置。

该装置采用模块化设计，可根据用户身高、体重进行调节。

其主要创新点在于运用了人工智能技术，实现了行走过程中的自适应调节，使装置更加符合人体工程学，提高了使用舒适度。

此外，装置还具备防跌倒功能，有效保障了用户的安全。

二、作品二：《多功能农业机器人》赏析：多功能农业机器人是一款集种植、施肥、浇水、采摘等功能于一体的智能农业设备。

该作品采用先进的导航系统和多传感器融合技术，实现了农田作业的自动化、精准化。

此外，该机器人还可根据作物生长周期进行智能调节，提高农业生产效率，降低农民劳动强度。

这款作品在设计理念上体现了绿色、环保、可持续发展的现代农业观念。

三、作品三：《智能家居控制系统》赏析：智能家居控制系统通过物联网技术，将家庭内的各种设备连接在一起，实现远程控制、智能互动等功能。

该作品在设计中充分考虑了用户体验，采用简洁直观的操作界面，使家庭成员轻松上手。

此外，系统还具有节能、环保、安全等特点，如自动调节室内温度、湿度，实时监控家庭安全等。

这款作品让人们感受到了智能家居带来的便捷与舒适。

四、作品四：《无人驾驶清洁车》赏析：无人驾驶清洁车是一款应用于城市环卫领域的创新产品。

该作品采用激光雷达、摄像头等传感器，实现了对周边环境的感知和自主导航。

在清扫过程中，车辆可根据路面情况进行智能调节，提高清扫效率。

此外，无人驾驶清洁车还具有远程监控、故障自检等功能，大大降低了环卫工人的劳动强度，提高了城市环境卫生水平。

总结：通过对以上四款机械创新设计大赛获奖作品的赏析，我们可以看到，这些作品在设计理念、技术应用和实用性等方面都具有很高的水平。

1 助立椅参赛学校：华南理工大学参赛者：毕经元、龙志健、万明远，指导教师：张铁、李杞仪作品内容简介本作品是一张方便老年人或者腿脚不便的人站立的椅子。

主要是通过使用者上肢的运动来带动一面的动作，从而可以调整人的坐姿与重心，来减少下肢的运动来实现站立姿势。

本机构主要用到了平面连杆以及其它一些机械结构来实现椅面的调整，来带动使用者的行动。

并且如果使用者需要的话，在坐下来的时候也可以起到减少其下肢运动的作用。

主要创新点我们主要是考虑到老年人或者其他腿脚不方便的人群，在站起来的时候总是很费力；而且往往在坐下来的过程中也是一屁股就坐了下去。

为了改变这样的状况，我们将人站立过程中的手脚并用，该为手起到主要作用，方便特殊人群。

推广应用价值我们的社会对老年人的关爱渐见凸现，在这样的背景下，对老年人日常行动的关爱也就更为重要了。

而且对于特殊群体，比如下肢受伤，残疾等等的人群，我们的设计也可以助他们一臂之力。

方便了使用者日常行动，而且也减轻了子女或者看管人的看护负担。

这样的话，他们坐下就不愁再站起来了。

2 自动搀扶助步车参赛学校：青岛大学参赛者：王新刚、曹志强、郑虎阶、徐晟、孙海峰，指导教师：师忠秀、庞严英作品内容简介本产品主要应用于腿部残疾、腿部骨折处于恢复期的病人。

主要运用了自动检测和电器控制的原理；巧妙地将助步车和动力装置结合起来，实现了动力助步；并添加了单片机系统、光电检测装置以及继电器，可以自动检测病人的行动意图，并且实现了车随人动。

该车充分考虑了不同使用者的需要，设置了多种不同的工作模式；另外，本车增添了多处人性化设计及安全保护措施，结构简单、操作方便、产品的可靠性高；创新地利用支撑板代替双拐，这样可以减轻病人长时间拄拐带来的劳累；由于该车操作的方便性以及车身对人体的搀扶作用，病人可以独立使用，从而大大减轻家人及护士的负担。

基本技术指标：1、整车指标：速度0~0.5m/s连续可调；电机：DC12V、46rpm、P=15W。

全国大学生第一届机械创新设计大赛获奖作品展示全国一等奖北京化工齿动多功能平行口钳北京化工齿动多功能平行口钳北京化工齿动多功能平行口钳大连理工机械式自动节水水龙头第二炮兵工程学院军地两用全自动担架车第二炮兵工程学院军地两用全自动担架车东南大学自适应可翻转探测车东南大学自适应可翻转探测车东南大学自适应可翻转探测车东南大学自适应可翻转探测车福大节流阀型高楼逃生器福大节流阀型高楼逃生器福大节流阀型高楼逃生器国防科大行星轮式登月车国防科大行星轮式登月车国防科大行星轮式登月车国防科大行星轮式登月车哈工并联与分布控制机器人哈工并联与分布控制机器人哈工并联与分布控制机器人哈工并联与分布控制机器人哈工并联与分布控制机哈工并联与分布控制机哈工并联与分布控制机器人器人器人哈工并联与分布控制机器人哈工程仿生机器蟹哈工程仿生机器蟹哈工程仿生机器蟹哈工程仿生机器蟹哈工大微定位仿生机器人哈工大微定位仿生机器人海军工程大学摆式特种发动机天津大学爬杆喷漆机器人天津大学爬杆喷漆机器人中国农大菌液自动抽取喷涂机中国农大菌液自动抽取喷涂机重庆大学半球体螺旋沟槽数控研磨机重庆大学半球体螺旋沟槽数控研磨机重庆大学半球体螺旋沟槽数控研磨机全国二等奖北工大助力器北工大助力器北工大助力器长春理工轮足式机器人长春理工轮足式机器人长春理工轮足式机器人长春理工轮足式机器人大连理工蚯蚓爬行器大连理工蚯蚓爬行器东北大学圆柱凸轮数控铣削加工装置哈工程螺旋传动管道机器人海军工程大学舰船探测者海军工程大学舰船探测者华东理工易拉罐有偿回收装置/华南理工健身洗衣机华南农大气动式龙眼去核机华南农大气动式龙眼去核机南昌大学脉动式无极变速器上海交大可折叠崎岖表面自适应障碍小车上海交大可折叠崎岖表面自适应障碍小车西安电子科大新型球形机器人西安思源学院纱线卷绕防叠机西北工业大学方形区域喷灌龙头西南交大液压式无极变速器西南科大环卫保洁清扫自行车西南科大环卫保洁清扫自行车浙大虫虫小强浙大虫虫小强全国三等奖安徽工大新型立轴风力机北航仿生虫北航基于仿生的高适应性六足机器人北航爬杆爬管道年用机器人北科大自行车防盗锁成都大学球形机器人运动结构创新设计成都电机高专自适应上下非等高台阶小车东南大学智能机器鱼哈工大汽车同步照明灯湖大两足行走机器人华南农大机器昆虫步行机构华中科大仿生机械灵巧手昆明理工草坪剪草机兰州交大智能型全开式窗户辽宁工程技术大学爬杆爬绳机器人陕西科大揉搓式洗衣机陕西科多功能自走式清洁车四川工程职业技术学院异形齿轮泵天津大学双轴连动摩擦式翻谱台西华大学科氏加速度观察试验台新疆大学上下楼梯搬运机器人浙大仿生壁虎重庆工商大学楔铁式滚针超越离合器重庆工学院无机变速行星轮系操纵机构第二届机械创新设计大赛参赛作品展示螺旋电机爬楼梯机器人自行履带闭链两足步行机器人轻便按摩器新型三维仪自动清洁器旋转展示台仿生虫家用采棉机爬杆机器人。