仿鲣鸟跨介质潜空无人机

完成人：黄杰，王一可，魏浩宇，李华秋，姚鑫彤

指导教师：陈娇娇，刘雅静

获奖情况：2022年机械创新设计大赛，全国一等奖，北京市一等奖

项目简介：

仿鲣鸟出入水方式，实现灵活跨介质、高效潜空航行的具有固定翼特征的无人机，可以适应空中、水面、水下三种工况。其起飞重量3.0kg，长1.29m，配有一对翼展2.16m的可变后掠直机翼，两侧机翼各配置一组后掠机构及舵机，可实现90°后掠。整机采用模块化设计，研发阶段迭代快、实用阶段可维护性高。同时密度略小于水，水下故障后可被动上浮，降低故障损失。飞机大比例采用复合材料，抗冲击性能优越。防水性能优越。空气中最大理论速度可达28m/s，可在100米高度俯冲入水，最大潜航速度3.4m/s，设计最大下潜深度达10米。

采用滑跃出水、溅落入水的跨介质方式，即模仿鲣鸟等鸟类俯冲入水的动作，以收纳机翼、关闭动力、俯冲下落入水，以及仿照飞鱼出水，借助水高密度的特点作为“滑跃甲板”，利用水下速度与浮力加速度滑跃出水的方式，实现空-水转换。

采用全动平尾，由于水下机翼折叠无法提供滚转操控，平尾采用可差动设计，在水下同时提供滚转力矩和俯仰力矩。

模块化仿寄居蟹变胞轮式机器人

完成人：陈品儒，李子琦，张敏琦，缪淞霖

指导教师：孙治博，王一轩

获奖情况：2022年机械创新设计大赛，全国二等奖，北京市一等奖

项目简介：

针对地面移动机器人在非结构化地形中越障存在的局限性，研究一种仿寄居蟹的变形轮结构。首先对越障机器人的变胞机构在轮式和轮腿式两种模式之间的变换原理进行了研究。当遇到障碍物时，变胞机构可通过障碍物的阻碍来被动切换模式从而进行越障运动。在此基础上通过计算机构运动原理以及运动学分析，验证了该变胞机构设计的合理性。证明了其较强的越障能力和模式变换时的可靠性和稳定性。其次，基于变胞机构本身设计了独立的越障模块来实验了变胞腿式结构本身可靠的越障能力，在单轮越障模块的基础上，进一步扩展、拼接，以模块化的设计思路自底向上进一步组装了二轮、四轮的越障机器人。最终构建了一种系列化、模块化的越障单元，具备很好的可重构性和简易的装配能力，通过模块之间的多种组合方式可以实现有效提升机构越障能力的同时，维持在结构化地形条件下同等于轮式结构本身移动效率的特性。

水面漂浮垃圾回收机器人

完成人：邢艺花，周诗晗，田雨，周元，依润飞

指导教师：史成坤，齐海涛

获奖情况：2022年机械创新设计大赛，全国二等奖，北京市一等奖

项目简介：

一款针对学校池塘、景区湖泊等小型、狭窄水域清理工作的水面漂浮垃圾回收机器人，主要利用轻量化、灵活行进、智能化远程控制等特点，实现对水面小型漂浮垃圾的高效清理与回收。

机械结构包括船体、铲形收集模块、压缩处理模块、防水处理装置、动力装置和机电控制系统等部分。船体转向灵活，上位机可对其发出指令，通讯距离达千米。超声波模块检测船体与垃圾距离，并给出语音行进提示，铲形收集模块将垃圾从水面收集至垃圾篓内，压缩模块与之配合，压缩垃圾以提升单次回收效率。实现了对小型漂浮垃圾的打捞、传送和压缩处理，设置限位开关以判断是否需要满载返航，节省人力物力。

整体设计中综合考虑可靠性、维修可达性和环境友好性等关键特征，实现垃圾篓可替换、传送板可旋转以便于船体维修和目视检查、进行清理作业的同时检测水质等。