机械学院大学生创新训练计划推荐题目

题目1（指导教师：关玉明） 题目：坚果采摘机的设计开发

背景：目前，一些坚果的收获多数靠人工用手采摘，劳动强度大，效率低，成本高。研究开发相应的采摘机械是当务之急，也是广大果农的深切期盼。但是，研发高效可靠的采摘机械难度较大。

研究内容：针对核桃、栗子、山楂、枣等坚果的特点，分析其目前成熟所采取的收获方法，研究采摘的机械形式，在此基础上，构思机器的原理结构，然后设计制造出机器。

题目2（指导教师：关玉明） 题目：海虾剥皮机（虾仁机）

背景：用机械化剥虾仁，一直是广大渔民和渔业经营商们的夙愿。在80年代就有人对此进行了研究，甚至也有人申请了相关专利，但至今没有见到相应的产品。虾仁生产者不得不雇佣大量的劳动力，有的是利用中学生暑假进行人工劳作，十分辛苦，且效率低下。开发研制此设备有非常重要意义。但难度非常之大。

研究内容：实际演练和分析人工剥虾仁的方法；在此基础上确定虾仁机的原理和工艺步骤，可能要实行分步进行，首先要分选、排队，而后剝皮出仁。研究其相关机构的原理和结构，并对其进行设计。

题目3（指导教师：张换高） 题目：枸杞采摘机的研制

背景：枸杞是一种治疗和养生的重要中药材，同时也是可以作为营养丰富的水果使用，在我国青海、宁夏以及以及太行山区大量种植。但是由于枸杞果实为浆果，果皮薄、含水量大，在采摘过程中很容易损伤，因此，枸杞采摘一直以来主要以人力为主。近两年，宁夏农科院研发的基于机械震动原理的枸杞采摘机使采摘效率有所提高，但是生产效率还是较低，自动化程度远不能达到生产要求。

研究内容：本项目以提高枸杞以及类似作物的果实采摘效率和效果目的，进行枸杞采摘机的创新设计，可以在现有机型上进行专利规避设计，也可以开发新的采摘原理。

题目4（指导教师：张换高）

题目：泥泞工作条件下的收割机行走底盘设计

背景： 现有轮式粮食收割机在泥泞条件下很难正常行走、而现有履带收割机在灵活性和机动性上又不如轮式收割机，并且在拐弯和行走过程中也存在刨坑的问题。

研究内容：本项目以解决泥泞工作条件下收割机行走问题为主要目的，进行收割机行走部分的创新设计。可以在现有机型上进行专利规避设计，也可以开发新的行走原理。

题目5（指导教师：刘伟玲）

题目：基于安卓及UDP的气体嗅辨系统设计

背景：项目基于安卓（Android）系统开发手机端嗅辨员端操作软件，并结合UDP数据传输技术，实现将嗅辨员嗅辨结果快速准确传输到上位机，实现嗅辨流程控制及嗅辨结果计算。主要技术包括实现基于Android的客户端编程，建立UDP通讯及数据传输，实现服务器端流

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程控制软件及嗅辨结果计算的LabVIEW编程，从而将目前的人工嗅辨流程实现无线及快速、自动结果存储显示。

研究内容： 查阅相关资料，了解并熟悉Android系统的开发环境，熟悉UDP通讯协议并了解三点式嗅辨的原理及流程，进行总体方案设计；编写Android程序，实现嗅辨员嗅辨界面设计，嗅辨结果传输，建立UDP通讯协议实现客户端与服务器端的UDP传输；编写LabVIEW程序，实现将嗅辨流程控制并将嗅辨结果进行计算，从而实现恶臭结果的显示及存储。

题目6（指导教师：刘伟玲）

题目：复合恶臭电子鼻气体分析及采样系统设计

背景：项目应用多种气体传感器构建传感器阵列，实现对空气中恶臭污染的测量与分析。设计传感器阵列，及相应信号调理电路，并设计由单片机控制的进样及阀控系统方案。同时，基于GPRS数据通讯技术，实现无线远程控制采样器开关进行恶臭污染超标气体样品采集，进行GPRS数据传输控制及编程，建立GPRS管理中心，实现采样器远程管理。

研究内容：查阅相关资料，了解复合恶臭污染传感器选择及GPRS通讯原理及相关模块的使用方法，进行总体方案设计；设计相应传感器的调理电路，并绘制电路原理图及PCB图，并设计相关的单片机控制的气体进样系统方案，设计由单片机控制的气路及阀控系统，设计污染气体样品采样装置，实现恶臭的气路控制及信号采集分析，气体样品的采样控制；硬件系统制作、软件开发及调试。 题目7（指导教师：刘新福）

题目：电冰箱温度与脏污度的智能控制技术

研究内容：在了解和掌握电冰箱系统制冷基本工作原理的基础上，设计一套温度和脏污度控制检测技术的硬件电路及相关的软件程序，主要完成的设计内容有：1.对温度传感器进行改进，实现智能的温度控制，达到节能的目的；2.添加一个光电传感器进行灰尘的检测；3.添加一个生物传感器进行细菌的检测；4.用显示装置实现对电冰箱脏污度的显示；5.当脏污度超标后，系统能进行报警提示；6.完成相应的软件编程及调试工作。利用自主选用型号的单片机及相关的扩展芯片完成电冰箱的整机智能控制。

题目8（指导教师：刘新福）

题目：钢丝绳性能缺陷智能检测系统

背景：钢丝绳性能检测在各类电梯及游览车的日常使用及维护中变得非常重要。近日武汉东湖风景区一工地电梯坠落致19人死亡。我国高层建筑越来越多，一般也都安装多部电梯，其安全性受到民众的广泛关注。

研究内容：开发性能优、价格便宜、安装便利的监测及监测钢丝绳仪器非常重要，会有很大的市场需求。为此，需要尽快开发具备前述优点的检测系统，尽早应用在各类需求的（如电梯等）设备上。研究相关内容：在综合分析各种现有钢丝绳检测方法的基础上，选择、改进设计一种合理的监测方案进行实际的检测电路设计，完成原理图方案设计以及硬件检测电路设计方案，完成相关测试器件（单片机、传感器件等）的选择，测试系统的硬件连接及软件的编程及调试等工作，最后完成整个系统的样品测试及监测，可用LabVIEW完成控制面板的设计，达到可实际测试应用的目标，测试系统可以向相关用户推广。

题目9（指导教师：孙凌宇）

题目：基于光电鼠标传感器的位移检测系统设计

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研究内容：利用市面上现有的光电鼠标，制作成基于光电的位移检测器，通过51单片机对其进行信号采集以及处理，并通过数码管进行位移量的显示，或通过串口与上位机进行通信，进行位移量的显示。

题目10（指导教师：肖艳军）

题目：基于单片机的铁路导轨测温仪的开发研究

背景：铁路导轨的安全是保证火车安全可靠运行的重要保障，而温度的高低变化往往对铁路导轨会产生重要的影响，尤其是在温度日变化较大的地方比如我国的南方和北方，温度对于导轨的温度具有较高的影响。

研究内容：本课题旨在设计一种可以满足一定环境要求的导轨测温仪，可以在野外完成对于导轨温度的测量和存储。

题目11（指导教师：张鹏）

题目：太阳能路灯冬夏自动调节控制系统设计

背景： 由于太阳能路灯其绿色环保，它以无需敷设电缆、不消耗常规能源、使用寿命长等优点得到了社会的广泛认可。同时也存在一些问题，比如太阳能转化效率比较低；另一方面，由于北方地区冬夏日照时间差异较大，夏天日照充足而且夜晚时间短，路灯可以正常工作，但是由于冬天日照时间较短而且夜晚较长，白天所产生的电量不足以支撑夜晚照明的需要。

研究内容：本设计旨在设计一种智能太阳能路灯冬夏自动调节控制系统。在控制设计制造成本的前提下，系统可以自动根据冬夏日照时间长短变化,采用智能功率控制策略，满足冬天道路的照明需求。

题目12（指导教师：张鹏）

题目：基于单片机的超声波液位测量系统设计

背景： 工业生产中，常常需要测量容器内的液体液位。超声波液位测量是一种非常具有发展潜力的方法，但是依然存在测量精度较低的问题。

研究内容：本课题在研究超声波传播原理的基础上，注重完成超声波液位测量系统的硬件电路设计，特别是对单元电路中发射和接收电路的研制。在硬件电路的设计中，运用MSP430系列16位超低功耗单片机控制超声波发射和接收以及数据的处理。力求在结构简单、成本合理的前提下，完善其功能。

题目13（指导教师：周围） 题目：多功能实用台灯设计

背景：本设计以现有市场台灯为模型，通过光敏电阻和红外线探测头进行测量，利用单片机的简单转换和控制，在数码管上显示光强并自动调节光强和进行提醒，利用延时开关达到在无人的情况下自动关闭。

研究内容： 台灯将通过测量环境光照强度自动调节台灯光强至合适程度，通过测量用户眼睛与桌面距离，提醒人与书本保持合适距离，从而达到保护视力的效果。同时可以感应人的去离，用延时的功能来满足人走灯熄的效果，使其能方便而节约电能。

设计要求：1.在台灯灯管附近放置若干光敏电阻测量光强，通过单片机AD转换然后在数码管上显示出来，同时与设定标准值比较，通过反馈信息自动调节亮度，达到设置的标准值。2.通过在灯杆上放置红外管，让其感应额头部位。当感应不到时，将自动报警提示，让用

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户注意自己的姿势。3.通过红外检测人的去留，设置延长关闭时间。

题目14（指导教师：周围）

题目：自动导航蔽障智能小车设计

背景：本智能车是以AT89S52单片机为控制核心，加以减速电机、万向轮、步进电机、光电传感器、超声波电路和电源电路以及其他电路构成。系统由89S52通过IO口控制小车的前进后退以及转向。步进电机带动超声波左右转向摆动进行扫描。寻光由光敏电阻完成，测速用红外对管完成。通过以上控制达到小车自动导航蔽障的功能，同时在液晶上显示当前的功能参数。

研究内容：采用AT89S52单片机为主控芯片，选取LCD作为显示屏，通过对单片机的IO口控制以及对超声波、光敏电阻、对射光电开关等传感器信号的反馈实现智能小车自动导航蔽障的功能。

设计要求:系统由89S52通过IO口控制小车的前进后退以及转向；步进电机带动超声波左右转向摆动进行扫描，通过单片采集信号并响应实现自动蔽障；有由光敏电阻进行巡光，实现智能车的自动导航；通过对射光电开关检测智能车的速度；整个系统通过LCD显示不同状态下的参数。

题目15（指导教师：高楠）

题目：基于LabVIEW的调谐激光吸收光谱检测系统自动控制实现

背景：随着近年来国内经济的高速发展，由于产业结构的不完善及监管工作的相对滞后，国内近年来的粗放型发展方式带来的环境污染日益严重，环境状况持续恶化等后果已经越来越严重地影响到了人们的日常生活。大气污染是引起环境恶化的重要原因之一，实现对有毒有害气体和易燃易爆气体的实时快速检测对于环境保护和安全生产变得越来越重要。在用于气体检测的光谱分析仪器中，调谐激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy, TDLAS）应用了激光器调谐技术、谐波探测技术以及谱线解析技术，TDLAS不但可将检测极限进一步提升，而且在多组分多参数检测等诸多实际需求中具有较好的开发潜力。在TDLAS技术的现场应用中，要求系统具有一定的自动控制功能，本课题所需要解决的问题就是用虚拟仪器技术设计本检测系统的控制器，从而实现对信号发生器、激光器驱动器和锁相放大器三台仪器自动控制的目的，实现快速、准确地在线气体检测，从而具有较强的实际意义和应用价值。

研究内容：本题目将给出一种以LabVlEW软件实现调谐激光吸收光谱（TDLAS）检测系统自动控制的方法，具体包括：广泛阅读相关研究领域的学术资料，了解国内外的研究方法和进展。在掌握基于TDLAS技术气体检测实验的相关系统知识的情况下，学习LabVlEW软件，根据实验系统的要求和目的，设计LabVlEW平台。将所设计的LabVlEW平台应用于具体实验中，实现实验系统中信号发生器、激光器驱动器和锁相放大器三台仪器的自动控制。利用TDLAS自动控制平台对一些常见气体进行浓度检测，处理并分析数据。

题目16（指导教师：彭凯）

题目：基于labvIEW的机器视觉药片质量检测系统

背景：药片包装前需要对药片进行检测，防止药片破损或者因加工环境问题出现色泽异变。人工方法长时间检测易疲劳而出现错检漏检或者误检情况。机器视觉技术作为计算机科学的一个重要分支，在最近30年中有迅猛的发展。机器视觉系统提高了生产的柔性和自动化程度，其检测方法可以大大提高生产效率和身生产的自动化程度。机器视觉易于实现信息

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