2013全国第28届青少年科技创新大赛“中学生科技创新成果”作品《项目简介》

高中生作品

《工程学》部分

通用技术网www.tyjs.org站长审核整理

通用技术网www.tyjs.org按，本处将2013年全国第28届青少年科技创新大赛“中学生科技创新成果”高中生的作品《项目简介》分成按“数学、物理、化学、微生物学、环境科学、生物化学、医学与健康学、工程学、计算机科学、动物学、植物学、地球与空间科学、行为与社会科学”13个部分分别刊载。

高中生的这些研究成果，具有很强的专业性，研究领域涵盖了许多学科知识，有一些研究工作的深入程度差不多到了专家级别，关注了社会的方方面面，社会许多热点问题、环境问题、敏感问题等等，都在这些研究工作之中。许多研究成果已达到了很高的专业水准，可以从中看出这些中学生的知识面很宽广，有一些研究据介绍都是国内首创，研究很深入，综合素质好，不是那些读死书，死读书的书呆子，是中国未来的希望。

在这些项目的背后是这些研究者们花费的大量的精力与时间，是辅导员们倾注的心血与汗水，是师生独到创意的合作，是在现有教育体制中少有的那份突破与执着，是难能可贵的探索精神财富。如果没有对科学的热爱，如果仅停留在课本的学习与教学，是不能出现这样的作品与创意的，感谢全国有这样一个供这些宠儿发挥的平台。

本部分是“工程学”部分，工程学部分是每年全国创新大赛作品中在上面所述的13个项目中最多的一个类型，也是省、市、县各级青少年创新大赛中作品最多的一个类型，因为它脱胎于多年以前的“三小”制作。而如今青少年科技创新大赛所涉及的内容形式多样，涉及的领域涵盖了中、小所学科目以及科目之外的一些知识，可以说，青少年科技创新大赛为中、小学生提供了发挥创意的一个大舞台。

本网在进行整理审核的时候，只作文字格式、标点符号、上下标和错别字处理，以及对所有文本的段落进行按文字意思重排，而对项目所涉及的内容不作修改，意思是说有可能因作者上传到网上的过程中因公式、代数式、化学分子式等会发生错误，本处就不作修改。因本网站长知识有限，不可能更正简介中个别学术性的术语与少量术语中上、下标的错误，敬请谅解。

《工程学》部分本次全国赛有87个作品。

全自动延时摄影旋转云台装置

广西壮族自治区广西师范大学附属中学

作者：李雨箫

辅导教师：张小雄  李玉华  毛远玉

项目简介

延时摄影是以一种较低的帧率拍下图像或者视频，然后用正常或者较快的速率播放画面的摄影技术。在一段延时摄影视频中，物体或者景物缓慢变化的过程被压缩到一个较短的时间内，呈现出平时用肉眼无法察觉的奇异精彩的景象。自然界中如细胞分裂、卵的孵化、日蚀月蚀、云彩变幻、天文、地理、城市变化、城市生活、交通等多种题材的拍摄，经常采用延时摄影，以便积累科研资料。

设计二自由度旋转云台机构装置；单片机精确定时，控制两个步进电机实现二自由度旋转缓慢转动，根据需要可通过另一个步进电机控制摄影设备变焦环，实现镜头推拉效果；单片机精确定时，控制摄影设备快门的间隔按下；步进电机驱动电路设计等。本系统的硬件由旋转云台机构、单片机系统、步进电机驱动电路、快门定时按下机构、输入输出模块等组成。

项目研究过程为：云台机构设计；步进电机伺服驱动控制设计；快门定时按下装置设计；变焦环转动控制装置。

项目所采用的科学方法：云台采用铝材料加工制成，齿轮采用标准件;主控芯片采用MCS-51型或AVR高性能芯片；键盘电路采用矩阵式；LCD液晶显示屏采用LCD1286；电机采用直流步进电机；步进电机驱动电路采用专用驱动芯片；快门定时按下机构采用电磁铁装置；系统采用大容量锂电池供电，方便野外携带使用。

该项目的主要贡献：（1）利用步进电机驱动云台作二自由度旋转，控制精确；（2）改变传统摄影方式，实现多种摄影创作构思；（3）多种辅助拍摄功能；（4）采用大容量锂电池供电，并可利用太阳能充电，方便野外摄影创作。通过调查及搜索，目前市场有少数产品上市，但价格相当昂贵，本作品的价格可以降至市场价格的10%左右，同时还带有多项辅助功能，其便利性优于市面上的同类产品。

进一步完善该项目的设想：（1）加入水平摄影轨道，并能使云台在轨道上缓慢行径，使镜头更具运动感；（2）加入垂直可升降轨道，实现延时移轴摄影。

红外热源搜救机器人的探索

广西壮族自治区柳州铁一中学

作者：叶振钧  朱星宇  刘玮廷

辅导教师：朱锦锋  莫寿  田周斌

项目简介

项目摘要：本项目通过利用红外测障传感器实现机器人对障碍物地避让，利用红外热释电传感器高效准确地检测到模拟人质（37摄氏度人体温度）；机器人通过轮式与履带式的比较，选择履带式的机械结构设计，实现机器人在复杂地面下的通过能力与爬坡能力；优化策略与算法，高效实现机器人对人质的智能搜索。

课题研究背景：①近年来，地震灾害频频发生，许多人被埋于地震废墟之下。②搜救时难以发现被埋于地下的幸存者。③加上地形、地势等原因，搜救工作难导致效率非常低。

研究方法：①对比实验法：通过两台机器人的对比实验来比较机器人的优劣。②模拟测试：利用机器人比赛灭火场地，制作模拟地震废墟，进行实际应用测试。

设计思路：结构设计部分，采用履带式机器人和四轮式机器人两种方案做比较。程序设计部分，把废墟看成是一个迷宫，利用迷宫左手定则，即让机器人一直沿着左手边墙壁走迷宫，这样迷宫就相当于一个闭合的曲线图形，只要一直沿着这个图形的边线前进，机器人就一定能走出迷宫。在行进过程中，利用电释热红外温度传感器搜索幸存者，发现幸存者后停车发出相应提示让搜救人员知道这里有幸存者；之后继续走迷宫，寻找其他幸存者。

研究过程：设计—搭建—程序编写—调试—实际应用测试，由浅入深，由概念到实践。

创新部分：①利用红外热释电传感器提高对人体红外温度的灵敏检测。②利用传感器实现搜救机器人的自主运动，让机器人能在无法实现遥控的情况下也能进行人质救援行动。③三角形履带运动方式与三维加速度计有结合判断出车体的姿态，调整运动方式。

完善设想：①更改材料将主控与传感器合成为一个三角形的车体，让其适应更加恶劣的环境。②添加上蓝牙和摄像头，利用电脑等设备对机器人进行人工控制行进，提高对废墟的探索能力。

分工：叶振钧编写文档，刘玮廷查找资料，记录过程、绘图纸，朱星宇编写程序，机械结构。

活动式隧道灭火系统

澳门特别行政区澳門坊眾學校

作者：陈颂衡

辅导教师：赖俭飞

项目简介

1．研制了一种高效较低成本的隧道灭火系统；2．针对可能有系统误报的问题，采用了5路火焰探测器；3．为了降低成本，所以构思了一个动态灭火系统；4．利用模型模拟遇到火的时候，小车的移动；5．同时因为每个灭火装置都会移动，可以减小因一个部分的装置失灵而无法灭火；6．为了尽快到逹现场，所以决定每250米设置一个动态灭火器，并且会在短时间内到逹现场；7．整个系统都是透过单片机来控制的，也用了超声测距器来较正位置。