聚焦 | 匠心独运 智创未来——交大密西根学院2021夏季设计展盛大开幕
#Summer Design Expo#2021密院夏季设计展
在大型停车场，可以使用不费脑子的找车“神器”吗？在火星上假如碰上外星人怎么办？不打开冰箱门，可以看到里面的食物吗？在8月4日举办的上海交通大学密西根学院2021年夏季设计展上，这些异想天开的问题都将找到令人惊叹的答案。作为密西根学院备受瞩目的品牌活动，设计展展出了来自学院学生的80余个创意项目，涵盖了《工程导论》、《系统设计与实现》、《实验2》等夏季学期的多项实验性课程项目，全方位展示密院学子的专业素养和科创实力。
火星外交机器人
由于与地球有着相似的大气层构成、自转轴倾斜角度和地表水的存在，火星一举成为人类移民和星际航行的潜在理想胜地。然而，假如在人类登陆之前，火星上已经生活着原著民或外星人，那么人类就需要学会如何与他们和平共处，并在遇到危险时保护好自己。基于这样的核心理念，“火星外交机器人”小组设计的机器人拥有三个功能系统：循迹、问候和自我保护。当火星探测器沿着湖边行进时，它会检测岸边是否有原著民居住。通过检测激光的方式，火星探测器将自主判断它遇到的生物是敌是友。当它发现外星人没有恶意时，就会以三种形式向外星人表达问候：播放优美的音乐，弘扬人类文化；升起标志性队旗，彰显火星探测器的身份；在屏幕显示笑脸，以示友好。当火星探测器检测到激光并发现外星人有攻击意图时，它就会迅速返回太空舱以保护自己。白旗升起，宣布休战。通过这三个系统，火星探测器就能自动执行外交任务，同时也能保证自身安全。
室内无人摄影飞艇
随着无人摄影技术的逐步兴起，越来越多的户外大型活动使用无人机来实现不同的拍摄视角。然而室内大型活动却并没有合适的空中拍摄设备，提前安装摄像头也只能从特定角度进行拍摄。“涵道风扇驱动的摄影飞艇”小组制作了一种在室内可进行空中拍摄并可通过推进器缓慢飞行来转换拍摄角度的小型飞艇。飞艇由气囊、风扇推进系统和摄像头组成。气囊长两米，宽一米，其中充满氦气，能使飞艇在空中悬浮飞行数小时，保证了拍摄的持续时间。气囊的正下方连接着推进系统，推进系统由中间支撑部分和两侧对称的两个涵道风扇组成。涵道风扇系统中的涵道能使风扇在相同功率下获得更好的推进效果，同时还能起到安全与保护作用。大尺寸的风扇使得风扇在低转速条件下就能提供足够的推力，避免了高转速风扇带来的安全隐患问题，同时也减小了噪音，减轻了飞艇在使用时对周围环境的干扰。摄像头可根据需求安装在飞艇的任意位置，拍摄的画面可通过网络实时传送至手机等设备，也可以储存在摄像机内部。当飞艇达到平稳飞行时，能够同步输出高清、连续、稳定的图像或视频。
忆中人
当记忆被时间的风沙所覆盖，留在你内心深处的，究竟是什么？这是“忆中人”小组设计的游戏所要探讨的核心问题。游戏背景是一位音乐家和她已故的爱人Maria之间的故事，当记忆被剥夺，我们能否从如同碎片一般的故事中探寻Maria的真实面目？散布在房屋各处的文字，神秘的机关，锁上的抽屉，这一桩桩一件件离奇的事件把玩家卷入漩涡中。游戏将故事与解密元素相结合，确保玩家可以在开动脑筋解密的同时也能对剧情有一个细致的了解。与此同时，游戏采用了全贴图的美术形式，确保玩家在游玩过程中能全身心地投入。此外，在游戏控制和手感方面，游戏在各种过场之间设置了极为流畅的过渡效果，让玩家可以在平板或者手机等移动端游玩。
这些奇思妙想的科创作品，都来自于密西根学院的《工程导论》课。作为密西根学院的品牌课程，《工程导论》课在培养大一学生对于工程专业的兴趣外，也同样注重学生关注和解决实际问题的能力。据授课教师介绍，《工程导论》课更像是一门探索课程，在拓展学生视野的同时，注重培养同学们的“工程直觉“，引领大家以科学的思路和专业的角度去发现问题、提出问题、解决问题。通过让学生参与有趣的工程项目，鼓励学生从日常生活中发现问题，并利用基本的工程学知识寻找解决问题的方法，从而激发他们的创新思维。该门课程还配有英文写作老师讲授科技交流与写作，教会学生成为工程师必备的写作技能。
毕设作品企业“出题” 产学研用深度融合
作为历届设计展上的重头戏，众多国内外企业赞助的毕业设计项目为本届设计展的成功举办添光加彩。此次设计展也吸引了华为、宁德时代、美的、博世、通用汽车、威睿信息科技、拓疆者、华域视觉、飞力勋铖电气科技等国内外企业的参与，而这些毕设作品中与日常生活息息相关的课题都是来自企业的重点技术项目，真实反映了工程技术领域的未来发展方向。
自动挖掘机臂避障系统
挖掘机作为工程机械中最重要的设备之一，工作条件艰苦危险，而远程在线施工的自动化挖掘机可以减少施工人员因为生疏或复杂地形而造成的人员伤亡。由学院校友企业拓疆者赞助的“自动挖掘机臂避障系统”小组开发了一套可以将挖斗移至指定位置并在途中进行自动避障的挖掘机系统。该系统主要由视觉和控制及路径规划两部分组成。一个双目摄像头连同舵机一起安装在挖掘机上，可以多角度感知周围环境。为了精确控制机械臂，小组成员采用了液压系统以提供足够的动力驱动大小臂。为了实现实时获取机械臂的使用状态，小组使用了四个姿态传感器测量相关的角度。该系统设计从实际生产环境出发，帮助施工人员实现了安全、高效、精准的操作。
毫米波雷达与图像传感器的信息融合
自动驾驶是人工智能在现实生活中最受瞩目的应用之一。尽管计算机视觉与自动化技术的快速发展为自动驾驶铺设了光明的未来，目前仍有许多关键技术难题留待解决。其中之一便是快速而稳定的目标检测问题。在计算机视觉领域表现最佳的目标检测模型往往以准确性见长，却受制于高计算复杂度，因而无法达到实时运行的要求。基于这一情况，“毫米波雷达与图像传感器的信息融合”小组开发了一套同时包括硬件设备的搭建与软件算法的开发的系统，实现了快速而稳定的目标检测功能。其中硬件设备使用一部摄像头来获取图像信息，以及两副毫米波雷达来以点云的形式获取环境中物体的位置。接着，这些物体对应的点云将被映射到图像中，作为图像中物体检测的候选区域。之后，计算机视觉算法会计算出准确的物体框并识别框中的物体（例如行人，车，自行车等类别）。
停车场找车“神器”
你有没有遇到过在停车场“停车1分钟，找车‘半小时’”的尴尬？在一个大型停车场里，我们往往很难记得自己把车停在了哪里，尤其是在离开了停车场很久以后。由通用汽车赞助的“利用鱼眼相机实现停车位号码的识别“小组设计完成了一套基于鱼眼相机的停车位号码实时识别系统，借助车载相机识别并记住停车位号码，找车变成了一件极其容易的事情。鱼眼相机拍摄得到的图片首先会进行去畸变处理，然后对识别到的停车位区域进行投影变换，最终利用光学字符识别(OCR)识别出停车位号码，并实时显示在手机客户端上。此外，这种实时识别停车位号码的作用也有助于车企研发自动泊车系统。当用户身处一个完全陌生的停车场中时，实时识别的停车位号码也可以构建语义地图，帮助自动泊车系统将用户的车辆停在某一停车位中。
人工智能气味检测
随着物联网的不断发展，智能家电在生活中得到越来越广泛的应用。大到空调、冰箱，小到门锁、电灯，智能家电给忙碌的人们带来了诸多便利。“基于博世BME688气体传感器的人工智能气味检测”小组想做的是让冰箱更加智能。打开手机上的app（应用系统），你就能知道冰箱里有什么食物和它们的新鲜程度。为了实现这个功能，小组成员基于赞助方博世提供的BME688气体传感器设计了模型。结合传感器所提供的数据和设计的模型，用户能够在任何地方知道他的冰箱中的食物情况。应用系统可以分为两个部分：气体传感器和模型。气体传感器会收集有关有机气体分子浓度的信息，环境信息，如温度、湿度等。这些信息将被存入SD卡中。随后在电脑上把信息导入，模型就会输出这个食物的名称、种类和新鲜程度。未来，这个功能将会被放入手机app中，让用户更方便查看自家冰箱内食物的情况。
从2010年开展院企合作毕设项目以来，越来越多的跨国企业公司提供并资助紧随企业产品市场发展方向的“定制”项目。近年来，密西根学院的校企合作毕设项目占总体项目比例逐年增加，受到企业的一致好评，企业资源和校内资源的协同实现了教学与企业研发的双赢。设计展通过课程导入、院企交流等多种有效手段，激发同学们的创新思维，为学院探索人才培养和企业合作提供了多元途径和综合展示的大平台。
设计展颁奖现场
2021夏季设计展获奖名单
AWARD
毕业设计项目组
金奖：
《用于电动汽车电池包形变检测的手持式3D扫描仪》
组员：陈焕宇，刘越麟，马嘉祥，王一飞，吴启瑞
银奖：
《毫米波雷达和图像传感器的信息融合》
组员：汪怡暄，姚少雄，蔡炜灏，陈清逸，丁双睿
《挖掘机臂自动避障》
组员：刘世纪，刘金杰，涂勋，黄鹏远，张一苇
《RISC-V处理器微架构的设计与优化》
组员：刘之远，时尖，史历，孙逸秋，袁意超
工程导论项目组
最佳创新奖：
《桌面及键盘两用吸尘器》
组员：雷双羽，周亚青，张博元，刘一帆，梁昊
《六条腿》
组员：梁羿，陆衍，李子恒，袁翊轩，朱雨澄，Baykal Berk Ege
《夜宿旅店》
组员：张翰，唐浩然，李庭西，徐蓁
最佳技术奖：
《涵道风扇驱动室内飞艇》
组员：秦羿旸，曹彦卓，唐可意，涂梦亭，王天驹
《火星攀爬车》
组员：袁佳铭，胡锦淮，杨雨昕，张蕴捷，关乐延
《怪兽！》
组员：凌麒，王睿一，窦思博，李思楷
最佳展示奖：
《遥控勘探船》
组员：崔学浩，黄昳頔，雷斯凯，梁承延，钟殷昊
《火星外交机器人》
组员：孙浩珈，蔡昂廷，舒伯翰，王安衡，周贝宁
《忆中人》
组员：Joven Laurens Nicholas，丁婷婷，何煦，侯悦文
密院宣传办公室
往期回顾
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