情绪盒子

神奇的盒子能治愈人们的坏情绪，私人物品背后贴贴片就可智能报警防盗、湖面扫地机器人轻松搞定水上漂浮垃圾……6月24日，上海交大近1200名学生完成的252个课程设计项目亮相2017年春季学期课程项目成果展，为人们未来的智慧生活贡献了无限创意“脑洞”。设计项目围绕《工程学导论》、《设计与制造I》及《热力系统设计与实践》等课程学习目标，主题来源于企业研发问题及学生自选发明。同时，该项目展邀请了机械类与能动类专家学者以及企业代表参与评审，让学生在展示过程中培养综合能力，在同业界人士的互动交流中激发创造力。

治愈系魔盒“大白”帮忙排解负能量

在动画电影《超能陆战队》中，体型胖嘟嘟的充气充电型机器人“大白”一直守护在男主角身边，随时随地治愈他的坏情绪。在如今快节奏的城市生活中，谁不想要一个这样的治愈系的“大白”呢？

别以为“大白”只是动画片里的人物，交大版“大白”就出现在这次项目成果展中。上海交大机械与动力工程学院大一学生设计出了一款能够帮人们排解“负能量”的“情绪盒子”，这可不是一般的盒子，它可以实时监测环境变化，通过处理器分析信号后激发灯光、触发舵机，这时“大白”就能从盒子里弹出来和大家谈心了。

“它可以智能检测我们所处环境的声、光是否适宜，如果环境太暗，盒子通体会发出橙黄相间的光，大白也会自动提醒说‘好黑哦，主人要开灯保护眼睛哦’，如果环境太亮或太嘈杂，它也会提醒的。”该项目组长任麒冰介绍说，他们根据情绪心理学原理，精心挑选了不同情境下最能排解低落情绪的颜色和说话嗓音，整合出了一套详细的针对不同环境（声、光）而做出反应的方案。而且这个盒子上还加入了语音识别和触摸模块，只要说一声“嗨，大白”，大白会从盒子里探出萌萌的圆脑袋，用搞笑的东北话逗主人开心，用手摸摸它也会得到相应回应，有了这个盒子，身边就多了一个真正的“守护型暖男”。

自动匹配汽车充电端，无线充电装置“活了”

随着电动汽车越来越普及，无线电充电技术也成了汽车制造商的“必争之地”。和传统电动汽车使用电线连接充电桩、充电站不同，无线充电装置的充电器、发射垫被埋入停车位或路面地下，司机把电动汽车开到发射垫上方对准车辆底盘上的接收端，就开始充电了。

“无线充电的时候，路面上和汽车底盘两个充电线圈的相互位置对充电效率有很大的影响，如果汽车停的位置没对准，很有可能充不上电，这对司机的停车技术要求很高。所以我们就想，能不能把无线充电装置变成‘活的’，即便司机停车位置不佳，它也能自动移动，找到和汽车接收端最匹配的充电位置？”该项目组组长、上海交大机械与动力工程学院大二学生马浩雄介绍说，他和自己的组员正和学院无线充电团队在做一个大创项目，所以就利用《设计与制造I》这个课的机会，开发了这套解决无线充电对准问题的设备。

参考起重机的X型结构和打印机的双层滑轨结构，马浩雄小组做的这个“改良版”电动汽车无线电充电装置是由一个X形升降装置和一个双层滑轨组成的，它能实现充电线圈在垂直方向和水平方向三个自由度的自对准位置移动，让汽车的充电效率达到最佳。马浩雄表示，除了具备三个自由度移动的功能以外，为了提高装置的荷载能力，他们在制作时采用了高强度材料，对它的结构也进行了优化，同时还采用了视觉处理模块进行位置定位，司机停车充电时非常容易控制。

遇盗智能报警，小小贴片“心眼多”

出门在外带着行李或电脑等贵重物品，接电话或去洗手间的功夫就有可能让小偷有隙可乘。上海交大机械与动力工程学院学生设计了一款私人物品防盗贴片，当使用者离开自己的物品时，只要把防盗贴片贴在物品上并在手机APP上通过蓝牙连接、打开防盗模式，物品被盗时手机上就会收到“Warning! ”的提示信息，贴片中的蜂鸣器也会自动发出警报，引起周围人的警觉。

“在图书馆自习时，很多同学临时离开会把电脑留在座位上，这给了我们做防盗贴片的灵感。经过几次小组讨论，我们决定对物品运动时的加速度和倾角进行研究，分析贵重物品被带走时这些数据到底是什么样子的。我们的研究分两条线进行，一条是大量模拟实验，分析比较了不同情况下加速度变化的规律，编写合理的算法，让装置能判断出‘被盗窃’状态和可能出现的人为误碰或挪动情况，实现报警的准确性；另一方面，我们实现了手机APP端的提醒功能，下载产品专用的APP后，当‘贴片’判定出现可疑状态时，除了它本身会发出鸣响声报警外，物品主人的手机上也会受到可疑情况报告。”该项目组组长黄威介绍说。

水面清扫“小能手”轻松收集湖面漂浮物

去湖边玩耍时，我们常常能看到环卫工人在清洁船上人工清理水面上的树叶、藻类等漂浮物，十分辛苦。如果有一个湖面“扫地机器人”帮忙打扫，环卫工人不但不用下水，清洁效率也提高了。上海交大机械与动力工程学院的学生们就设计了一个这样的“萌萌哒”水面清扫小能手，通过遥控或路线录制，水面清扫机器人在湖面运动，并能在超声波测距基础上智能避障。当移动至漂浮物附近时，漂浮物会顺着泵吸水的水流流入桶中，并暂时存储在清扫机器人的网兜中，清理结束后，倒出网兜里的收集物，湖面也变得干净了。

“我们在学校的思源湖里做过实验，效果很不错，目前这个湖面漂浮物收集装置可以实现对水面上漂浮的落叶、塑料袋等较小的漂浮物的清理。”项目组组长郭楠鸿表示，为了实现收集漂浮物的功能，他们最初设想采用螺旋桨抽水，效果不是很理想，后来又尝试了不同的泵，最终敲定了现在这个方案。另外，装置的支撑和平衡问题也曾经困扰了他们很长时间，郭楠鸿说，实践自己的奇思妙想并不容易，在难题与兴趣的共同引导下，他们不断在图书馆查资料，积极和团队成员头脑风暴，经过一次次尝试和实践，终于有了如今的这款产品。

为“工业4.0”储备创新工科人才

智慧化生产、快速有效的个人产品供应是“工业4.0”时代的特征之一。如何培养适应“工业4.0”时代的创新工科人才？2010年上海交大成立致远学院，打造学校拔尖创新人才的“培养基地”和“实验特区”；2014年，上海交大首届工科平台实验班开始招生，打通机、电、船、材等工科学科，探索跨学院、跨学科交叉培养创新人才模式，使学生在完成课程项目的过程中综合运用所学，为未来成为复合型人才打下坚实的基础。

“教学时我们采用的是小组项目的模式，通过实际工程问题的提出与解决，转变讲授主导的学习方式，构建开放互动的学习环节，拓宽了学生的能力培养渠道，未来中国制造业转型就需要这种综合工程实践能力很强的人才。”上海交大机械与动力工程学院副院长章俊良表示，今年，学校以举办创新工科人才培养研讨会为契机，邀请教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会委员以及产业领袖来评审学生的项目成果，也是验证“项目式”教学模式成果的一个绝佳的契机。

据了解，从2012年到2017年，上海交大已举办七届课程项目成果展，成功将项目式教学方式与国际产学合作引入到了课程教学中。由4~6名学生组成一个团队，在任课教师和企业专家的指导下，完成具有实际工程背景的项目，从市场调研、概念设计，到产品搭建、测试，这些工程上产品开发的环节一应俱全，培养学生成为“创新工科人才”，在“工业4.0”时代中抢占先机。今年起，机械与动力工程学院本科生的毕业设计也开始采用“项目式”模式，与传统的单人毕业设计相比，“项目式”毕业设计的内容与企业实际生产制造能够更好地接轨，这样一种教学模式与培养新技术、新产业、新经济模型下“创新工科人才”的理念不谋而合。

国内外产学合作，学生、教师、企业“三赢”

除创新学生培养计划、“项目式”教学模式之外，在培养“创新工科人才”的道路上，上海交大还探索出了一套国内外产学合作的新方法。

“通过产学合作，培养高素质、具有国际竞争力的创新人才的工程教育是为国家经济建设提供工程技术与企业管理人才的主要渠道。上海交大建设了由‘通用实践平台’和‘精密测试与加工平台’组成的‘学习工厂’，可覆盖本科生的科创、企业产学合作的需求；在专业教师指导下，学生通过自主使用各类加工设备完成设计模型。企业可以通过这个平台提出实际工程问题，学生在解决问题的过程中提高了自身的工程实践能力，教师也借这个机会了解企业的实际需求，真正达到了‘三赢’效果。”章俊良介绍说。

同时，为加强国际化交流与合作，培养学生创新实践能力，提升学生跨文化沟通表达与合作能力，机械与动力工程学院还联合国外一流院校、国内外知名企业共同创办了“国际联合课程设计项目（Global Capstone Project）”，紧密结合企业工程实践需求。在2017年的本科生毕业设计中，共有12组学生参与了国际毕业设计项目，占毕业设计小组总数的28%。在四个多月的时间中，学生们与宾州州立、瑞典皇家理工等国际知名大学学生共同完成毕业设计，同时获得了国外院校以及本校教授的指导，极大地拓宽了学生的眼界，为培养具备国际化视野的综合人才打下了基础。