全国青少年科技创新大赛中学生创新发明作品

第31届全国青少年科技创新大赛科幻画一等奖1.相对时空中的虫洞援助小队科学家用天文望远镜，意外的发现了一个虫洞并感知到里面有生命体活动的迹象。

这个虫洞里由正负两股能量维持，形成一个巨大的磁场。

在这个多维度的扭曲的不断变化的世界里，不同的生命体相互依存，画面中头顶犄角的类人生物似乎是这个世界的主宰，在他身边围绕着宇宙的小精灵，他们正要去安慰一个意外掉入虫洞哭泣的宇宙旅行者。

这幅作品创意新奇，构思巧妙。

复杂奇幻的场景采用多点透视的技法，大量用曲线去表达多维度空间的扭曲动态。

作品中还有小作者幻想的温馨的一幕，空间主人去安慰意外的来访者。

更给这张作品增加了故事性。

表达了作者对地球外生命体的憧憬向往，宇宙间和平相处的愿望。

2. 神奇的蜂蜜智能酿造机我发明的这款神奇的蜂蜜智能酿造机，外形好像蜜蜂，靠太阳能和风能发电来工作，可以自由地飞翔在花海上空，它的喇叭状的六只脚是智能的，能够对花粉的种类、营养成分和药用价值进行检测，并快速、分门别类地采集吸收花蕊多余的花粉，输送到“肚皮”酿造车间。

这个酿造车间能够自动科学配方，酿造出一系列保健治病的蜂蜜成品，这些成品能治疗肝炎、高血压等疾病。

它的尾部能自动排放出蜂蜜成品，由其它智能小蜜蜂搬运到储藏室，供人们选择食用。

神奇吧！3. 麦浪遮天随着科技的发展，科学家培育出了遮天蔽日的绿色高产小麦，缓解了世界人口日益增长所带来的粮食压力。

4.环球旅行器环球旅行器利用太阳能作为动力，安装了螺旋桨、多功能轮胎、仿真翅膀等装置，它可以在海洋、陆地、空中自由前行，带我们环游世界。

5.未来环保型防爆化工品灭火飞行器如果有一个可以灭因化工品引发火灾的灭火器，就可以减少群众与国家的损失，也可以保证消防队员的生命安全。

人们研发一个既环保又防爆的化工品灭火飞行器。

它有一个巨大的保护罩，柔软不易破。

灭火的管道可以360°无死角的移动，不同的管子分别喷出不同的灭火材料，传导器接收到烟雾，分析出燃烧物质，管道喷出的物质也可以切换自如，不必担心火势过大管道不够用的现象。

残疾人翻页辅助装置使用说明一、产品特点本产品是为解决肢体残疾人士阅读书籍时翻页困难的问题而设计的一款翻页辅助装置。

该装置在设计过程中运用了现代设计加工理念，结合三维建模、3D打印、金工技术、Arduino电子技术、Mixly模块化编程等，独创的拈页轮及翻压片，在位置、时间、速度、角度、材质、结构、联动等各方面都经过反复实验，针对不同人的需要，提供了按钮、红外、声音等多种触发机制，力求达到结构简洁、性价比高、适用人群广、便携性好，具有一定的社会价值和市场价值。

二、产品结构拈页轮红外传感器翻压片声音传感器按钮三、操作步骤1.选择触发条件默认使用按钮触发。

如需其他触发条件，已提供红外传感器及声音响度检测传感器作为选配件，需要时可插入Arduino UNO板相应接口。

2.启动翻书功能以按钮触发为例，只需用脚踩住按钮，拈页轮开始转动，待书页拈起至合适高度时，松开按钮，翻压片开始工作。

四、硬件连接说明拈页轮电机接在M2口（数字输出7号引脚控制此电机的转动方向，数字输出6号引脚控制此电机的转动速度），翻压片电机接在M1口（数字输出4号引脚控制此电机的转动方向，数字输出5号引脚控制此电机的转动速度）。

按钮接在数字输入3号引脚。

当按钮按下时，按钮模块上的红色指示灯亮起。

可调红外传感器开关接在数字输入9号引脚。

此传感器背面有一个旋钮，可以调节检测的距离。

当此传感器检测到在设定距离内有物体遮挡时，红色指示灯亮起。

声音响度检测传感器接在模拟输入3号引脚，它能够将周围环境中声音的响度转化为0-1023之间的数值。

此传感器正面有一个旋钮，可以调节检测声音时的灵敏度。

由于声音检测受周围环境因素影响较大，因此建议以前两种方式作为触发条件。

M1口（翻压片）M2口（拈页轮）数字输入3号引脚（按钮）数字输入9号引脚（红外传感器）模拟输入3号引脚（声音响度检测传感器）。

电动车智能预警系统类别:创新发明想法来源我最近观察电动车比较仔细，是因为碰到了好几次电动车的交通事故，有一次，看到送外卖的哥哥，在人行道到上穿梭，因为没注意，不小心撞到了行人。

有一次，汽车在红绿灯停止，电动车因为跟的太近，来不及刹车而撞到了汽车。

对电动车进行了分析，发现电动车是非机动车，交通法规比较松，但这些事故都是因为电动车速度太快而导致的，想在复杂环境中，电动车能自动限速，从而提高安全性。

一.问题与方法1.存在的问题：（1）电动车的驾驶不需要经过理论学习，导致驾驶员比较随意。

（2）凭借电动车的灵活性，驾驶员经常在人行道上快速的穿梭，速度相对较快，一不小心就撞到行人。

（3）因为电动车的生产和质量存在差异，制动能力非常不理想，遇到紧急情况，不能够很快的刹停。

2.思考及对策“十个事故九个快”我经常听到父母在唠叨这句话，如果能把电动车的速度降下来，能在很多情况下，给驾驶员足够的时间考虑和采取措施。

但是如果车的速度一直很慢，就失去了电动车的快捷性，灵活性了。

因此我想通过一个智能控制系统，能够感知环境的变化，辅助驾驶员驾驶。

对策如下：（1）人行道限速：当前方人数较多时，主动限制电动车的最高速度（2）主动跟随：当前方有车或人堆时，保证一个跟随速度，或绝对刹停（3）一些特殊情况的主动处理，如拐角，红绿灯识别等对行人的检测，目前成熟的方法有两种:(1)人体热释电传感器(2)摄像头人体识别算法方法一：只能实现是否有人的检测，对数量无能为力，而方法二，不仅能识别人数，还有方位信息。

也能实现后期拐角，红绿灯的检测，故选择方法二。

二.结构设计1.主要部件安装示意图（1）车头安装摄像头（2）扶手箱安装主控制器（树莓派）（3）在电机处安装电机驱动模块2．工作流程（1）由摄像头采集车前方的图像，并传递给主控器（2）主控器对图像进行处理，识别图片中的人体，并统计数量，根据结果输出车速控制信号（3）电机驱动模块在接受到车速信号后，执行相应的限速通过三个步骤，从而实现当前方是人群的时候，电动车主动降速的效果。

全国青少年科技创新大赛作品随着科技的不断发展，青少年们的创新能力也越来越强。

为了鼓励青少年参与科技创新，全国青少年科技创新大赛应运而生。

该比赛旨在为青少年提供一个展示自己创新能力和科技才华的平台，同时也为国家的科技创新事业培养了一批有潜力的人才。

作为全国青少年科技创新大赛的参赛作品，每个项目都有其独特的创意和价值。

下面，我们来看看一些优秀的作品。

一、智能床垫智能床垫是一个集睡眠监测、健康分析、智能提醒、音乐播放等功能于一体的床垫。

它能够监测睡眠质量，分析用户的睡眠习惯和身体状况，并能够通过智能提醒功能提醒用户调整自己的生活习惯。

同时，智能床垫还可以通过蓝牙连接手机，播放用户喜欢的音乐，帮助用户更好地入眠。

二、智能垃圾桶智能垃圾桶是一款能够自动分类垃圾的垃圾桶。

它通过内置的传感器识别垃圾的种类，并将垃圾分为可回收垃圾、厨余垃圾和其他垃圾三类。

同时，智能垃圾桶还能够通过连接智能家居系统实现自动开合盖、自动清理垃圾等功能。

三、智能口罩智能口罩是一款能够自动检测空气质量的口罩。

它内置了传感器，能够实时监测空气中的PM2.5、CO2等有害气体浓度，并通过蓝牙连接手机，向用户发送空气质量提醒。

同时，智能口罩还能够通过内置的呼吸阀，调节呼吸节奏，使用户更加舒适。

四、智能健身镜智能健身镜是一款能够自动识别用户姿势、提供健身指导的智能镜子。

它通过内置的摄像头和人工智能算法，能够识别用户的运动姿势，并给出相应的健身指导。

同时，智能健身镜还能够记录用户的运动数据，帮助用户更好地掌握自己的健身进度。

这些作品都具有很高的创新性和实用性，展现了青少年们的创新能力和科技才华。

在全国青少年科技创新大赛上，这些作品也得到了专家的高度评价和认可。

通过参与全国青少年科技创新大赛，青少年们不仅能够展示自己的创新成果，还能够锻炼自己的创新能力和团队协作能力，为未来的科技创新事业打下坚实的基础。

青少年科技创新大赛申报表发明创造√□创新研究（论文）□科幻画□项目名称一种便携式自行车坐垫防雨装置项目所属学科工程学一、创意背景公共自行车是城市交通的重要组成部分,是一种短途绿色出行的方式，它非常有效的解决了公交出行“最后一公里”的难题。

而随着共享单车的兴起，自行车出行的品质在进一步提高。

经过一段时间的观察，我发现了一个问题：下雨天，无论是公共自行车还是共享单车，使用频率都非常的低。

通过亲身实验，原来是湿透的坐垫影响了使用的舒适性。

通过上网查询也发现相关报道：中国日报报道了题为“避免雨后骑车湿档—宁波为公共自行车坐垫穿‘防护衣’”的新闻。

中国网络电视台也通过视频阐述了相关问题。

无论是公共自行车还是共享单车，使用环境比较恶劣，坐垫老化必不可免，怎么样设计一个装置让自行车的坐垫在雨天也保持干爽，自行车的利用率会提高一个数量级。

二、创造想法下雨天时，坐垫会被淋湿，哪怕是有干毛巾都无法擦拭的非常干燥，总会对舒适性造成影响。

既然没办法在短时间内处理干燥，那是否可以隔离水分呢？我想设计一个便携式装置，安装自行车底座下，具体内容如下：1在坐垫的底部设计一个类似“蜗牛”的装置2蜗牛装置能抽出“雨衣”3纸巾是一种防水的环保材质，例如可降解塑料4该纸巾刚好能够覆盖到湿的坐垫上。

下雨天，使用者从坐垫底下的装置内抽出一张“雨衣”，覆盖在坐垫上，就可以正常的使用自行车，当用完自行车随手带走“雨衣”即可，第二个人依次类推。

但考虑到整个使用过程中，坐垫一直是湿的，那怕雨停了依旧要使用雨衣，这样有一些浪费。

因此想在轮轴上安装一个发电机，在坐垫内安装电热丝。

当用户在骑自行车的时候，发电机发电供给坐垫内的电热丝，让电热丝工作，在正常的使用中就会慢慢的烘干坐垫，就方便后续的使用。

三、智造过程规划第一阶段：调查不透水，环保的“雨衣”可以由哪些材料实现。

第二阶段：学习3D建模软件的使用，通过3D建模软件设计合适的装置模型，并进行打印测试。

自动敲背机
长宽高22x 8x 39cm（带椅子高99cm）
日常生活中，人们有时会感觉腰酸背痛，尤其是老年人、体力劳动者以及久坐于电脑前的人群。

当出现腰酸背痛，总希望有人能帮忙敲敲背以缓解酸痛，但是这样需要花费他人劳动力，而市场上现有按摩椅昂贵且多为滚动或震动，在舒适性上不及敲打。

本作品自动模拟敲背动作，可调节频率、力度及位置，解放他人劳动力，给使用者带来舒适的享受。

本作品使用旋钮调节敲背频率，由Arduino控制直流减速电机转动。

通过电机的输出轴带动凸轮做圆周运动，由凸轮传动给摆杆。

摆杆受弹簧拉动，先积累弹性势能。

当凸轮转到一定角度，弹簧释放所积累的弹性势能，摆杆回弹，完成一次敲背动作。

通过改变电机转速达到控制敲背频率，电机转的越快，敲的越频繁。

手动调节敲背机构距离可以控制敲击力度大小，手动调节插销位置可伸缩摆臂，改变敲击部位。

基于塞贝克效应的超级蜡烛一、研究背景农村地区供电线路乱，不够规范，每逢阴天下雨，经常停电；为了照明，每家都会有蜡烛。

蜡烛照明不够亮，还晃动。

于是设计一种能够高效发光的蜡烛显得很有必要。

二、研究过程（一）设计过程从书本中我知道，能量可以转换，热能可以转换成电能，于是我想手机蜡烛的热量发电，让蜡烛成为一个小电厂。

我研究了热电厂的发电原理，发现蜡烛发电不现实，但是我们没有放弃，继续从网上搜集资料，看有没有小型的热回收装置。

终于，功夫不负苦心人，我找到了解决方案。

采用温差发电技术，温差发电技术具有无运动部件、无噪声、无污染等优点，因此在各类高温窑和汽车尾气的废热回收、热电制冷、太空探测器的电源等领域得到广泛应用。

此技术基于塞贝克效应，将P型和N型两种不同类型的半导体材料相连形成一个回路，若两个接头处存在温差，则回路中会产生电流。

温差发电片的发电功率取决于正反面的温差，蜡烛火焰会带出大量的热，经查阅数据发现蜡烛外焰温度在500摄氏度左右。

蜡烛火焰形成的气流，距离蜡烛火焰15CM厘米处温度大约120摄氏度。

另外采用LED作为光源，功率小、节能环保，3V电压可以顺利驱动。

将1片温差发电装置的电流收集后，可以满足3个高亮LED灯珠使用。

在上述的设计过程中，我的思路越来越清晰，采用温差发电片作为能量来源，驱动LED发光。

设计图如图1：图1图3（二）制作过程1.温差发电片及散热片的选择。

温差发电片是一种半导体材料，只要真反面有温度差，就会产生电流。

我们在实验中发现，温差达到20度，电压能达到1V ，温差60度，电压能达到3.5V ，完全可以驱动小型的LED 灯泡。

温差发电片如.从网查到，温差发电片的发电功率关系为：温差20度：开路电压0.97V,发电电流：225MA温差40度：开路电压1.8V,发电电流：368MA温差60度：开路电压2.4V,发电电流：469MA温差80度：开路电压3.6V,发电电流：558MA温差100度：开路电压4.8V,发电电流：669MA散热采用，3D 打印机散热片，尺寸大小为40*40mm 。

家用艾条切割器灵感来源艾灸疗法是中医学的重要组成部分，也是传统医学中最古老的医疗方法之一。

艾绒制成的艾条点燃后，熏灸身体相应的穴位，能治病防病，特别适合于家庭治疗和保健。

我的奶奶就经常用艾条进行艾灸来治膝盖的老毛病，但是艾条的切割方面是一大难题，开始用剪刀剪艾条，会使切下来的艾条变的松散，而且会有很多浪费，后来让奶奶用挤压力较小的刻刀但还是会出现切面不平整，长度难控制的问题，由此我就思考能不能让艾条切割的既平整又快捷还可以控制长度。

利用自己数控专业所学习的实训技能，和其他同学的帮助，在实训王老师的指导下做出了这一款适合切割快，切面平整，还可控制长度的家用艾灸切割器。

项目概况这一款家用艾条切割器由艾条限位导槽，刻度观察装置，用于观察艾条切割长度。

桌角固定装置，可以用于不同的桌角及桌边使用；锯条固定装置，用于固定锯条向下切个位置，保证艾条切割平整。

图5热敏艾条切割器图1剪刀切割艾条图2 剪刀切割后的艾条图3刻刀切割艾条图4 刻刀切割后的艾条第一步，将热敏艾条切割器固定在桌边上第二步，把袋子固定在底盘上并推入热敏艾条切割器下面第三步，把艾条塞入切割器料槽并调到合适的长度并开始切割艾条第四步，艾条切割完后推出，艾条滚入袋子中并继续上部操作。

我们在制造的过程中经历了三维建模实体、数控车床、数铣以及3D打印制造。

最终制作出了家用艾条切割器这一作品！主要创新1.形态小巧方便携带可以固定在任何有桌角的地方操作。

2.艾条切面平整，包纸不会破艾绒也不易散。

切割效果好3.可根据需要自己调节切割长度4.可以收集切割余料，使用卫生不浪费。

市场前景现在的越来越多的人开始注重身体健康，也有越来越多的人使用艾条来进行治疗和保健。

我们查询了相关的专利网与淘宝、京东等大型网购网站，没有发现合适的切割器。

有大型的切割器但是价格昂贵，体积大。

我们这款切割器操作且简便价格低廉，且切割效果好效率高东西小。

既适合普通家庭使用也可以供小型药铺为顾客定制加工。

青少年科技创新大赛创新发明作品——外循环高温水急速降温器灵感来源年轻的我们喜欢自然，喜欢运动，喜欢说干就干的随性，更喜欢哪种大汗淋漓后的畅快。

每每我们在畅快后总喜欢喝一瓶冰镇饮料，那份透心凉的舒爽，那份微风抚面的惬意，总让我们意犹未尽。

但是直到：2016年7月31日晚上6点40分左右，在汕头潮南区峡山小学的篮球场边，一名男子突然晕倒，热心市民立即将他送到医院。

当晚，这名男子经抢救无效不幸死亡。

医生初步认定，死者可能是因为突发心脏疾病，导致心律失常酿成悲剧。

究其原因：运动强度比较大时，心脏本身处于高速运转，心脏就处于一种相对高负荷的状态，这个时候如果饮用大量冰水、凉水，会刺激毛细血管收缩，增加外周血管的阻力，同时也会增加心脏的负荷，容易诱发一些心脏疾患，导致猝死。

运动后神经内分泌代谢都是亢进的，处于高代谢状态，高代谢状态的人对心脏的要求非常高，为了满足脏器的代谢，要求心脏提供较多的供血量，在这种高代谢的情况下摄入大量凉水，会刺激胃肠道血管的收缩，引起胃、肠道空腔脏器出现痉挛，增加心脏负荷。

就如同一块烧红的金属，忽然放入冷水中，要么金属开裂，要么百炼成钢。

但是谁能够保证你就是那钢，而不是开裂呢？科技的进步带来了冰爽的饮料（水），但是同时也埋下了危险的种子。

我们不希望更多的悲剧发生在年轻的我们身上，虽然这仅仅是小概率事件。

但是不论哪个家庭都承受不了这种小概率的悲伤。

开水我们知道非常好，非常有益于我们的健康，但是我们却不愿意等待那漫长的降温过程。

而本产品则大大的缩短了这个等待降温过程，经过我们的反复试验，目前已经可以达到90摄氏度300ml的开水，可以在20秒左右降温至40摄氏度。

让我们喝开水无需再漫长的等待。

而且这还非常的便于吃药、泡奶粉、冲蜂蜜等。

这位我们的生活带来了巨大的便利。

项目简介：本项目为一种能够快速对高温（90摄氏度以上）的液体进行降温（降至40摄氏度以下）的产品。

解决了从开水（高温水）到可以直接饮用温度的快速降温问题。

“智能储蓄罐”创新发明项目
一、创意来源
背景与意义：现在同学们有许多零用钱，可是经常乱花，不懂得节省。

另外现在家中所用的储蓄罐也比较普通，所以想制作一个智能储蓄罐。

以后可以把它交给大队部管理，用它进行一些有意义的众筹活动。

二、智造想法
在储蓄罐上方设置三个用于投币的孔。

每个孔下面都是压电震动传感器。

如果1元、5角、1角的硬币投入相应的孔，那么储蓄罐正上方的LCD显示屏会显示储蓄罐里的硬币数值。

左上方的蜂鸣器会发出声音，下方的指示灯会亮。

另外，在储蓄罐内部设置了一个按钮，当取出钱后，就可实现钱币数值清空。

三、组成及工作原理
传感器、按钮、LCD显示模块等与Arduino扩展板连接
四、项目应用前景
这个储蓄罐可以交于学校大队部管理与使用，可以让同学们进行有意义的活动。

同时可以养成勤俭节约的好习惯。