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停课不停创 师生线上齐努力 科创逐梦之花盛放
2020-04-26 17:08浏览次数:信息来源:基础实验中心
通讯员:李永芬 摄影:李永芬 编辑:李利滨

本网讯 人间四月芳菲尽,在这个美好的时节,伴随着春日和煦的暖风,中航大基础实验中心电子科技创新创业实践基地2019年申报的26个创新创业项目,其中2个国家级、3个市级、11个校级、10个院级,由师生在线上共同努力推进,目前进度良好。其中,《基于人工智能电脑鼠机器人实践平台的设计》《高飞电子科技有限公司》2个国家级项目克服空间阻隔带来的不便,完成阶段目标。

《基于人工智能电脑鼠机器人实践平台的设计》项目(以下简称“电脑鼠项目”)完成了电脑鼠的机械设计部分,相关指标也符合预定要求。电脑鼠是一种智能自主移动机器人,结合了机械、电机、电子、控制、光学、程序设计和人工智能等多方面的科技知识。通过参与电脑鼠项目的研究,不仅可以提高参与者在相关领域的技术水平和应用能力,还能培养参与者发现问题、分析问题、解决问题的能力以及科技创新的能力。

受疫情影响,电脑鼠的机械结构设计和电路设计只能在线上完成。在着手设计之前,项目组成员和指导教师通过视频会议进行了交流,布置了项目工作任务。“开始设计的时候,我们遇到的最大困难就是师生之间、同学之间不能面对面在一起交流、随时交流,有好多的困惑、疑问不能及时解决。后来,我们把问题汇总起来,定期、定时通过线上进行问题讨论。经过师生的多次线上研讨、在线答疑,电脑鼠项目最终确定了合理的设计方案和思路,让项目进展事半功倍。”项目组成员张清文如是说。

确定好电脑鼠尺寸、轮毂大小和位置、吸地风扇直径与位置等细节后,项目组成员们投入到了紧张的设计过程中。他们分工明确,各自负责一部分的设计与制作,定期通过远程会议讨论和查看机械结构设计的进度。设计过程并非一帆风顺,在对项目组成员吴金峰设计的吸地风扇进行流体仿真时,发现风扇的效率比较低,不能使电脑鼠底盘形成负压,面对问题,吴金峰说:“出现问题很正常,就算没有疫情影响,没有空间阻隔,也会出现各种问题,最重要的是我们用积极的心态解决问题。”项目组成员们通过上网查找、咨询教师等方式,搜集离心风机相关资料,学习离心风机叶轮的设计,提出改进方案,顺利解决问题。

创造的过程本身就是学习的过程,电脑鼠项目组成员们深知这一点。面对接踵而至的困难,他们相信只要积极肯干、团结合作,办法总比困难多。以往做项目时,大家可以集中到现场进行调试,受疫情影响,这种调试只能在每个成员的家中进行,大家分别调试自己的部分,并通过远程会议进行演示和交流,及时提出问题、解决问题。


项目负责人胡冀威用AD画电脑鼠的pcb电路图

“良好的沟通是远程开展好创新创业项目的基础,团结协作、群策群力是开展项目必不可少的条件。”组长胡冀威这样说。项目中发生的小插曲也印证了他的观点。3月15日项目组在线上远程讨论电脑鼠电路部分的设计,着重讨论电源部分设计、电机驱动芯片选型、红外传感器选型、单片机选型、陀螺仪芯片选型,在讨论过程中,张清文和王启鑫就红外传感器的数量出现了意见分歧,张清文认为红外传感器4个就够了,王启鑫认为应该6个,他们各自详细阐述了观点,成员们搜集资料、借鉴以往经验后投票确定采用6个红外传感器。“有益的探讨、思维的碰撞是创新创业项目的魅力所在,大家抠细节的认真劲儿,让人回想起来都很激动,一只‘健康’的电脑鼠,就是在碰撞交流中产生的。”王启鑫激动地说。

面对没有现成实验室可以利用,缺少成套的元器件和工具可以使用,电脑鼠项目组成员就利用家里的工具或者从学校带回家中的工具,配合在网上买的一些元器件,搭建了简易的测试电路来验证电路设计的正确性;买了一些相关模块来验证电路设计的正确性;购买不同的陀螺仪模块,比较这几个陀螺仪芯片之间差别,确定陀螺仪的选型;通过对比几种电机驱动模块,选择最适合的一种电机驱动芯片......硬件测试的问题有了解决办法,软件问题也不放松,成员们在电脑上利用MATLAB进行迷宫搜索、电脑鼠转弯等算法的仿真,他们学习原来电脑鼠的程序,了解其工作原理,修正原有的问题,再加入自己的算法。

“我们都是电子爱好者,有同学家里有常备的基本工具可以使用,指导教师也给我们邮寄了一些必要的工具,没有工具的同学主要为我们提供理论研究支持,进行算法研究、设计电路图、撰写报告、准备专利申请材料等,大家分工协作,项目进展还算顺利。”项目组成员吴金峰介绍说。针对必须在校内实验室进行的调试工作,项目组计划返校后再进行,在返校前先准备结题答辩所需要的资料,为开学后答辩做好准备,文案工作和设计研究双线并行,提高效率。

保持良好的沟通、制定科学的工作流程、合理分工、高效合作,是电脑鼠项目进展顺利的“法宝”。同样用好“法宝”开展好项目研究的还有《高飞电子科技有限公司》项目(以下简称“科技公司项目”),注重细节在他们身上展现得淋漓尽致。


学生在家进行实验

该项目拟成立高飞电子科技有限公司,公司主要以开发结构模块化、方式幽默化、内容启发化的MSP430单片机教程为主,销售私人定制的创意电子产品为辅,为广大的电子设计爱好者提供易懂易参考的教程手册。目前,科技公司项目已成功申请了公司,获得了营业执照。

单片机的知识对大多数电子设计初学者来说相对枯燥,该项目除了制作易懂易学的教程之外,还计划开发遥控车、流水灯等电子产品,作为教程教授过程中的“教具”,以趣味电子产品让单片机知识的学习变得生动有趣。

疫情期间,项目组成员们无法像平时一样坐在实验室里交流,他们在明确分工以后,采用微信视频的交流方式进行学习探讨。单片机的前景状况需要实地考察,由于在疫情期间,人员流动被限制,面对面交流变得很难实现,他们便在单片机公司官网上,找到官方电话进行咨询。同时,发起微信投票,用线上的方式收集电子设计爱好者对MSP430使用情况的反馈,并分析收集到的数据。

教程的制作不是凭空想象,而是要边做教程边用实验验证教程的正确性,测试教程是否存在问题。项目组编写基于MSP430的基础程序,制作基于MSP430的单片机最小系统。在制作单片机最小系统过程中,项目组成员体会到了“细节决定成败”的含义。他们想让一个引脚输出3.3V的高电平,按照官方的手册配置寄存器操作,结果总是达不到预期想要的结果,电压只有1.7V左右,而且,引脚输出的电压会被手的触摸干扰,非常不稳定。项目组成员排查了电路布线问题,依然无法解决,“当时我们迷茫得像那划不亮的火柴,焦头烂额、寝食难安。”项目组组长何冠祥回忆起大家焦急的状态时说。


学生分析公司发展前景 编写发展计划

“不顾一切要成功,我们不能轻言放弃。”科技公司项目组成员们在官网上不断搜索、学习知识,寻找解决方法。后来,在官网的硬件指导手册中发现了解决问题的办法,这个困扰了他们半个月之久的问题终于得到解决。“经过这次磕绊,我们感受到了做项目不能只重视软件的学习而忽略了硬件技能技巧细节的学习。一个小小的知识点,让我们的项目停滞不前,也让我们痛苦不堪,所以说细节决定成败是千真万确的。”何冠祥深有感触地说。

电脑鼠项目指导教师、基础实验中心张超说:“根据了解,学生大创项目目前遇到的问题主要是实际调试环节无法展开,建议学生们根据大创结题要求,掌握好节奏,做好分工,提前准备好相关结题材料,申请项目专利,撰写结题报告。”

在这个病毒肆虐、困难重重的春天里,在辛勤园丁们无私奉献地支持下,中航大莘莘学子们用青春的智慧和力量战胜困难,让科创逐梦之花在这个缤纷绚烂的春天里骄傲地盛放。


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