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基于ESP8266的智能远程宠物饲养系统
获奖：天马行空创意奖
作品人：张芮嘉
团队成员：贾宁、周宇阳、傅忠云、王恒
作品概述：
随着人民生活水平不断提高，家庭宠物的饲养已经成为了城市居民生活娱乐的新方式。但人们的工作与学习十分繁忙，当人们外出时间比较长时，宠物的食物和水的供给就出现了比较大的问题。
针对以上问题，本项目提出一种基于物联网技术的智能远程宠物饲养系统，以STM32F1O3ZET6为核心控制器，以物联网技术为基础实现智能远程控制宠物饲养系统，实现定时定量喂食、饲料回收、饲料烘干、水循环净化、除臭除味、远程高清视频、远程控制饲料投放等功能。
产品模型如图1、图2所示。
图1 产品模型（1）
图2 产品模型（2）
系统原理及特点：
相比于市面上已有的传统自动喂食机，本系统的特点有：
（1）集喂食、饮水、视频监控为一体；
（2）具有饲料回收功能，节约卫生不浪费；
（3）具有饲料烘干、除臭除味功能，干净健康；
（4）具有水循环净化功能，保证了水质干净；
（5）在回收前进行检测，防止夹伤宠物，保证了宠物的安全。
本系统由移动终端app、无线传输系统和硬件电路系统组成，如图3所示。
图3 系统组成
无线传输模块采用ESP8266模块，实现了移动终端对系统的远程控制，实物如图4所示。MCU控制器为硬件电路的核心，采用STM32F1O3ZET6，如图5所示；时钟单元实现实时时钟；压力传感器检测饲料重量；光电传感器检测宠物是否已经离开；驱动单元实现食盆的弹出与收回；净化系统实现水循环净化；烘干系统保证饲料的干燥；显示系统显示时间及设置信息。
图4 ESP8266
图5 STM32F1O3ZET6
这样就初步实现了宠物喂食的智能化，网络化监控。在提高人们生活效率与乐趣的同时，也对人们的出行减少了后顾之忧。
嗨，看我手势——基于Android手机手势控制的智能轮椅系统设计
获奖：创意金点子、网络人气奖
作品人：孟游
团队成员：张晗、郭慧敏、迟少华
作品概述：
传感器的应用是智能手机的一大亮点，其中方向传感器在Android手机上有着重要的应用,本设计是利用Android手机方向传感器实现的智能智能轮椅控制系统, 针对手机屏幕按键控制车子的局限(例如老年人或者肢体残障人士等), 提出了一种新的人机交互智能轮椅控制系统的研究方案。只要用户通过手势的变化，如手机的前、后、左、右翻转等，软件检测到倾斜角和翻转角的角度大小，就可轻松实现对智能轮椅发送各种数据，同时增加了语音系统控制的功能，智能轮椅接受数据后进行处理就可以实现各种控制。
此设计的实现可以直接应用在智能机器人和仓库无人管理，以及平衡车等；软件操作平台也可以换成智能手表,非常方便，应用前景非常广阔。
图1为智能轮椅设计概念图。
图2为无人驾驶汽车应用。
图1：设计概念图
图2：无人驾驶汽车应用
系统原理及特点：
（1）系统原理：
本团队重视设计的思路是利用智能终端设备Android手机、智能手表等的控制，例如Android手机、智能手表等。利用设备内方向传感器，无需通过按键，根据利用手势的操控、手机的翻转便可控制轮椅的前进、后退、左转右转等，从而更加随意的达到了人机交互的目的。
结合该设计的应用方向，还增加了智能避障、远程遥控、蜂鸣器和照明灯的功能。实现了一种新型无线控制智能轮椅的方法——通过摇晃手机手势操控便可对轮椅进行方向控制。相对于传统的遥控器控制，APP软件程序更加方便、快捷，适用于多种带方向传感器的Android手机。
（2）特点：
1. 实现了移动互联技术的应用，通过Android技术实现了传统设备的无线智能控制，并有效利用了现有通讯设备完成控制系统APP开发，降低了设备智能化的成本。
2. 系统不拘泥传统按键控制，可直接利用手势遥感无线控制智能轮椅运动方向。核心技术在于方向传感器技术的应用，通过对方向传感器的翻转角和倾斜角的数据分析，实现智能轮椅无线智能遥控控制。
3. 该控制系统的相关技术能直接复制到智能电动轮椅的研究中，使电动轮椅更加功能化、智能化，更好地服务于残疾人和老年人。
图3为设计思想结构示意图；
图4为Android软件和智能轮椅的信息交互结构图。
图5为智能轮椅主控制中心接受数据处理流程图；
图6为智能轮椅接收控制信息流程图。
图3：设计思想结构示意图
图4：信息交互结构图
图5：主控制中心接受数据处理流程图
图6：智能轮椅接收控制信息流程图
基于自主识别的无人机寻航系统的设计
获奖：创新应用奖
作品人：李梦迪
团队成员：朱海霞、张介彬、王煊、傅忠云
作品概述：
本设计采用stm32f4作为主控芯片，3轴加速度传感器mpu6050作为惯性测量单元，使用PID控制算法控制电子调速器驱动无刷电机。利用多种图像处理算法对运动目标进行检测和识别，经主控芯片处理后，将需要做出的调整反馈飞行器本身，绕过或者继续通过目标；同时，运用路径规划算法和GPS定位算法确定航向和航标，将得到的图像和位置信息通过无线模块和图像传输模块发送给上位机，由上位机来确定下一步的行动方向，若上位机没有作答，则飞行器继续进行目标巡航。
系统原理及特点：
1. 原理说明
智能巡航系统原理图如图1所示，本创意设计中有两个关键点：图像处理算法、导航定位算法。
图1 智能巡航系统原理图
2. 具体目标
基于STM32内核的四轴旋翼飞行器，设计出基本的自主导航系统，并在相关飞行器上实现系统移植。如图2所示。
图2 效果实体图
园艺精灵智能机器人
获奖：创意金点子
作品人：王帅帅
团队成员：徐寅枭、鲁洋、段隆景、郭艳平
作品概述：
随着全球变暖的加剧，人类的绿化意识逐渐加强，人们对公园中绿色植株美的要求也在加强。如果能设计一款可以根据每种植株的形状而修剪它的外观的智能机器人，不仅能节约大量的人力劳动，而且也能极大的美化环境。
园艺精灵机器人可以根据待修剪树木的形状，自主识别出修剪方式和力度并进行修剪。
园艺精灵机器人外形图，如图1。
图1 园艺精灵机器人外形图
系统原理及特点：
机器人通过摄像头（如图3）来采集植株的数据，将原始数据传送到核心控制器中（树莓派，如图2）。通过图像处理算法，如图像分割，轮廓识别等技术对图像进行分析，然后确定修剪轮廓、确定植株的修剪部分和保留部分以及机器手臂（如图4）运行的轨迹。
机械手臂修剪植株过程中采用力的传感器，确定最佳修剪力度（应变力传感器将力的数值转化为电信号，发送到核心控制器中处理）。
图2 控制器硬件实物图
图3 摄像头
• 实现了园艺修剪的机器化、智能化。
• 环保与机器人结合。
• 阈值分割法，实现简单、计算量小、性能稳定。在各领域被加以运用，例如红外成像、遥感应用、血液细胞分割等等。
• 电阻应变式传感器（如图 5）：电阻应变式力传感器的核心是电阻应变片，将电阻应变片机械手臂关节处，机械手臂受到外力后产生应变并传递给电阻应变片，应变片敏感到应变后产生电阻变换，经测量电路转化成与外力成正比的电信号实现力的检测。
图4 机械手臂
图5 电阻应变式传感器
原子车的设计与制造
获奖：天马行空创意奖
作品人：李亚飞
团队成员：严建飞、李扶摇、姜雨晴、钟停江
作品概述：
本项目研究的是基于ESC空气悬架的原子车设计与制造。原子车致力于创建极简主义，因其惯性小且发动机功率高从而易于加速，它的理念满足当今人类对载具的最极致要求。原子车结合了跑车和普通车辆的精髓，对于使用者来说更贴近大众更人性化，让它的领域不只局限于赛道，亦可以上路行驶。空气悬架系统通过控制空气压缩机和排气阀门，使弹簧自动压缩或伸长，从而自由降低或升高底盘离地间隙，以增加高速车身稳定性或复杂路况的通过性。
空气悬挂系统
CATIA设计图
系统原理及特点：
本项目拟设计制作的原子车车长2.7m，车宽1.8m,车高0.8m。采用250cc本田双缸摩托车发动机，17匹马力，采用链传动并配有差速器，四碟刹，双滚筒座椅，四点式安全带。
结合它低车身，低风阻，结构紧凑，轻量化的优秀特性，在设计的基础上参考加工能力与可行性设计，项目组结合自身实际，通过CATIA（精确画图软件）设计软件调整优化空气悬架的位置与角度，对车内的内部结构进行优化，由繁化简，在不失去基本功能的前提下进行优化，改变发动机安放位置，对车身前后配重进行优化，通过ANSYS（仿真分析软件）受力分析，与流体力学分析，在确保车身强度下降低风阻。
项目特点：
（1）多钢管加固与错位焊接方法
（2）悬架采用空气悬架四轮独立悬架
（3）摩托车动力与链传动
（4）使用更符合空气动力学的车身套件
（5）可变式尾翼
车架设计图
犀牛渲染图
项目目标流程图：
图文由教学科研处提供
编辑|张倩
指导老师|虞华