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助力夕阳 以启来者 -访全国大学生机械创新设计大赛一等奖指导教师郑雄胜
2021-01-13 16:24  

初见郑雄胜老师,完全是一位谦谦君子的形象,儒雅淡定,很难想象他是一位“竞赛达人”,并且深耕机械设计大赛近十年,带领一支敢想敢做的学生团队一次次尝试,一次次突破刚刚结束的“中铁工业杯”第九届全国大学生机械创新设计大赛郑老师指导的《基于STM32的助起式轮椅床》荣获全国一等奖这不仅是他指导竞赛以来取得的最高奖项,也实现了学校该类赛事上的历史性突破。走近郑老师,走近这场大赛的最中心,我们会有怎样启发和收获呢,让我们听听郑老师讲讲他与国奖的故事吧。

创意初心,源自一种助老爱老的情怀

回忆这条漫长的国奖之路沉默罕言的郑老师终于打开了他的话匣子,那些过程的艰辛与突破的喜悦也慢慢在郑老师沉毅而睿智的脸上舒展开来。2019浙江省大学生机械创新设计大赛在浙江海洋大学举行,大赛主题为关爱老人,助老爱老有过多年指导经验的郑老师一直在琢磨如何将学生的竞赛成果与实际应用相结合,让工科生的创意设计更有温度,更具情怀,实现他们对未来社会的一种责任与担当。大赛关爱老人,助老爱老的主题显然提供了一种切入点,郑老师觉得很有意义,立即和他的团队开始筹备起来。

中国是世界第一的人口大国,那些创造了巨大人口红利的一代人如今已渐渐老去,为中国的老龄化问题埋下了“伏笔”。老年人不但要面对身体各项机能的快速衰退,一旦身体出了什么问题,日常起居多有不便严重的甚至常年卧床,严重影响了老年人的生存体验与生活质量让机械设计与助老爱老相结合,让奉献了青春与汗水的老年人不仅能够切实改善日常生活状态,也感受到来自社会和科技的深深善意,那该是多么美好的一件事呀。郑老师和他的团队经过多次研讨,决定将床与轮椅“有机结合,轮椅与床的结合,既有床的功能,又有轮椅的功能开发智能轮椅床关爱老人群体是国奖最初的缘起


如琢如磨,过程即为一种成长

20197月份,接到比赛通知的郑老师开始组队刚开始的时候围绕大赛主题组建了12支队因疫情的影响,2020年开学不断推迟,郑老师就一边自己琢磨,一边在线上与同学们沟通参赛作品,恰巧此时省赛也推迟到了下半年10月份。虽然7月份的时候团队分工都已定好,但因为临时变故耽搁了一段时间,等郑老师重新返回项目的时候发现有的学生放弃了。郑老师只好将仍在坚持的同学们继续组队专攻轮椅床这个充满巨大潜力的创意。创意如何走进现实,是很费了一番心血的。最初的作品总是粗糙的,如何进一步改进实现和轮椅的巧妙更好的满足老年人日常生活需求,这个问题困扰了团队很久。有一天郑老师看家里的扫地机器人工作,突然灵光乍现扫地机器人的程序设计里有在电量耗光之后会自己寻找插座充电,那么这一功能能否应用于轮椅床上呢,这样轮椅床不仅更智能,也很大程度上解决了老人使用过程的维护问题。但轮椅床与扫地机器人还是有很多区别的,而且轮椅床事关老年人的安全,机器人不够灵敏,简单的应用到轮椅床上,很可能存在一些安全隐患。多年的跨学科思维与经验又启发了郑老师,他决定利用红外循迹的方式来为轮椅床确定位置,一个既简单又经济的办法最终解决了最为关键的问题。

从雏形到成品,从简单的创意设计到经得起专家检验的参赛作品,这样的问题还有很多很多。回忆起那一个个攻艰之夜,郑老师总要忍不住夸赞自己的团队,夸赞那些白天忙着课程学习,晚上又投身到竞赛设计中的学生们。他动情的说,那段高强度的竞赛准备期间,我从学生身上收获的不仅是他们新鲜大胆的思路想法、敢想敢拼的学习劲头,也深深感受到这些“零零后”的后浪们已经长大了,他们的见识和担当都远远超过了我们的想象,在作品被创造出来之前,我们这个团队先被创造出来了,我们建立了如家人如朋友般的深厚情感。

经过近半年的努力,二代轮椅床终从工房现身,它蕴含着郑老师别具一格的创意团队同学夜以继日汗水,同时它被赋予一个全新的名字——助起式轮椅床。与一代轮椅床不同,二代轮椅床是基于STM32的助起式轮椅床,将智能轮椅与床相结合,通过控制推杆带动靠背与脚垫的抬升与下降,实现轮椅的坐卧状态转化,同时利用铰链和推杆形成液压举升机构辅助老人起床与躺下,有效解决老人难以自行起床的问题。本设计主要应用于老人独家生活起居时上下床的辅助,也可用于平时慢速代步,有效解决高龄老人腰部力量不足导致无法起身和上下床以及体力不支导致无法长距离走动。设计特点是麦克纳姆轮四驱驱动,横向平移实现一键对接,通过液压举升机构改变轮椅角度,方便老人起身。在轮椅与无线控制手柄上均设有控制模块,可有效应对多种情况,同时控制轮椅行进与坐卧状态而且与床分离后,轮椅也可助力出行。在安全方面,设立了一键急停按钮,在出现紧急情况时,可一键按下,完成急停并触发报警装置。车床对接后有锁扣将其固定,为老人上下床提供安全保障。对一代轮椅床进行了多项优化,在结构和功能上大胆进行了升级,使其更具功能性和更富有商品化潜力。


破茧成蝶,国奖背后的育人心得

全国大学生机械创新设计大赛始于2004年,每两年举办一届,现已成为国内最具影响力、机械行业内知名度最高、培养学生工程实践能力和综合素质效果显著的大学生竞赛项目之一2020年的大赛以“智慧家居 幸福家庭”为主题,吸引了来自全国670余所高校的4700余件作品参加比赛许多实力强劲的对手正蓄势待发初赛时郑老师带领着6支队伍,分工明确,信心满满。各种网络环境的搭建,视频动画剪辑制作,完成得非常漂亮,郑老师很有信心,比赛中他还特别提到:5个人一定要团队配合整个团队一定要运作好。

进入答辩环节后,比赛要求自行准备参赛场地,场地必须包含两个大电视,外加4个摄像头,因此在学校的支持下单独建了一间教室用作竞赛准备。郑老师在答辩前专家可能提出的问题做了全面备课,并指出安全问题一定要解决。果然,答辩环节一个专家就提到了类似问题虽然团队准备仓促,没能给出优秀的解决方案,但是在其他环节完成得很完美,最终靠着作品的硬实力被推荐进入国赛决赛

11月19日-22日,“中铁工业杯”第九届全国大学生机械创新设计大赛决赛在四川成都西南交通大学犀浦校区举行,来自全国120所高校的181件作品展开激烈角逐。郑老师带领着团队,学院领导全程陪同。赛前,团队进一步排查了之前可能出现的问题,对作品又做了进一步优化。沙场秋点兵,此刻已是箭在弦上。

初到比赛场地就有一些不适应,这支在室内训练中“成长”的队伍,只能在设施简单到连灯泡都没有的室外场地,艰难地搭建着作品。为了节省时间,搭建帐篷过程中还调试作品。搭建完帐篷后,听说第二天有雨,又急忙去买薄膜,包好一层再贴一层胶带纸,甚至还竖起了木板,防止淋湿。做完这一切,回到住宿的地方已经10点多继续修改明天答辩的PPT。第二天上午一个同学身体出了问题,院领导连忙送去医院输液。上午第一轮结束后,下午气氛更加紧张。虽然比赛之前的调试出了一些问题,但见过大风大浪的郑老师很快稳定军心,调整到最佳应赛状态,团队同学们也都满怀兴奋,从容应战。经过现场答辩、功能展示、ppt答辩等多个环节激烈角逐,浙江海洋大学海洋工程装备学院学生团队设计的作品《基于STM32的助起式轮椅床》(团队成员:杨建龙、董兴楠、李涛、漏燚刚、邓梓晗,指导教师:郑雄胜、李莉莉)喜获决赛一等奖,这标志着学校在全国大学生机械创新设计大赛赛事上实现了新的突破。学生们喜极而泣,郑老师与他的团队拥抱在一起。

“我们的浙江海洋大学,是一座创新创业风盛行的高等院校,它能给予最好的帮助,是助力海大学子有梦、追梦、圆梦。这一支团队,在众多竞争对手中或许不是实力最强的。但是它在失败时不气馁,成功时不骄傲,每一分付出都将得到回报。国奖并不是最重要的,重要的是同学们在参与这个项目同时快速成长起来的团结精神、创新精神和攻坚精神,助力夕阳,以启来者。”郑老师如是说。


郑雄胜老师简介:海洋工程装备学院副教授,主讲本科生的《液压与气压传动》、《工程图学》,研究生的《渔业机械化技术》、《渔船结构材料与捕捞技术》等课程,主要研究领域为涉海机械设计理论与方法等。近几年来,主持或参与各类教学和科研项目16项,目前主持舟山市科技局重点项目1项,获得教育部多媒体教学竞赛二等奖1项、三等奖1项、舟山市科技进步三等奖1项,授权国家发明专利14项,主编出版教材与专著9部,在国家核心刊物上发表学术论文36篇。指导学生各项学科竞赛和创新创业活动,成果丰硕,先后获机械设计大赛、工程训练大赛、挑战杯等国家级一等奖1项、省一等奖1项、二等奖5项、三等奖9项;指导学生获2项国家级创新创业训练计划项目,8项浙江省大学生新苗人才计划项目;指导学生获国家发明专利21项。


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