IV-12-3-9上海南汇中学学生探究成果——创意设计摘要.doc

IV-12-3-9上海南汇中学学生探究成果——创意 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 摘要.doc www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 上海南汇中学学生探究成果 目录 创意设计 1. 声光寻物装置……………………………………………………………………………„„„„„„2 2. 书桌瞌睡提醒装置……………………………………………………………………„„„„„…4 3. 正向平面镜………………………………………………………………………………„„„„„„6 4. 自动控制出水量的装置……………………………………………………………„„„„„……8 5. 智能停车及车辆管理系统…………………………………………………………„„„„……10 6. 物品分类运输一体智能机器人………………………………………………………„„ 12 7. 窗帘与窗的二合一设 计……………………………………………………………„„„„„……14 8. i-bookshelf ………………………………………………………………………………16 9. 3D眼睛消毒贴 …………………………………………………………………………18 10. 多功能太阳伞……………………………………………………………………………19 11. 多用途黑板擦……………………………………………………………………………21 12. 开瓶附加杆………………………………………………………………………………24 13. 垃圾桶的革命……………………………………………………………………………26 14. 利用电脑芯片热量自暖的鼠标…………………………………………………………28 15. 汽车胎压自动平衡器……………………………………………………………………29 16. 调水温器与变色奶瓶……………………………………………………………………31 17. 地毯式门铃………………………………………………………………………………33 18. 公交车到站提示应用程序………………………………………………………………34 19. 检测常见感染的牙刷……………………………………………………………………35 20. 焦味识别器………………………………………………………………………………38 21. 新型安全擦窗机器人……………………………………………………………………40 22. 雨天车体感应雨水碰撞发光……………………………………………………………41 23. 雨天警示雨伞……………………………………………………………………………43 1 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 声光寻物装置 上海南汇中学 邱嘉成 课题由来: “哎，怎么交通卡又找不到了，我明明放在房间里的啊。”上学前，我正一个人心急如焚的找着我的交通卡。左翻翻，右找找，就是没有交通卡的踪影，书包里也没有发现。“再不出门就要赶不上公交了，怎么办啊～”抱着最后的希望，我把房间里翻了个遍，最后心灰意冷。最后，上学时在翻书的时候，“噗通”一声，交通卡从书缝中掉了出来。 如果有个办法能让我方便地找到自己的东西就好了，我心中不禁产生这样的想法，这样的话就可以准确地找到每一样东西，既不耽误时间也不会急急忙忙的。 课题创想: 我的课题创想的灵感来源就是汽车的遥控钥匙，遥控钥匙上有一个按键可以让汽车滴滴作响，这样可以很方便的在地下停车库，或者大型停车场里一时忘了汽车停放在哪里的时候用，只要一听到声音，那么循着声音寻找就方便多了。所以我们可以制作一个可以发出声音(亮光)的小贴片——声光寻物器，可以接收到一个发信器的信号，然后发出声音以及亮光，那么寻找物品就容易许多。我们可以发信器做成汽车遥控钥匙的样式，中央有一个按键。我设计的发信器也有和遥控钥匙不一样的地方，我所设计的遥控器可以控制6~8个寻物器，只要你设定好第几个寻物器贴在哪里，能找到什么东西，你要寻找的时候只需要一按，那就会有滴滴的响声加上亮光，这样你想找不到也会很困难～ 实物设计: 贴片: 贴片内安装一个小小的喇叭，一个发光二级管，和一个接收信号用的接收器，和一节纽扣电池。实物不会很大，长大约2.5~3厘米(小喇叭，二极管，纽扣电池并排)，宽大约一厘米(一个纽扣电池的宽度)，厚度0.3厘米左右(纽扣电池的厚度加一层黏贴层)。体积的小巧使得可以运用在许许多多的东西上，比 2 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 如贴在交通卡、U盘上等等。在接受到信号后可以发声，发亮，便于寻找。 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面做平整，便于美观，可以贴上卡贴之类的装饰品，使得实物不会很单调。 发信器(遥控器): (1) 旅行便携式:汽车遥控器形的发信器，方便于携带，可以外出使用， 随时找到自己身边的东西。缺点是如果遥控器丢失，那么整个寻物 器就毫无意义。 (2) 家用固定式:风扇开关式的发信器，适于家用，可以把自己的房间 洞察无遗，再也不会出现东西掉在桌后、角落里找不到的情况了。 缺点是局限性大，只能在家中使用。 工作示意: 如图所示，为发信器的构造。一个发信器配套8个寻物器，比如要找U盘，贴在U盘上的是第6号贴片(声光寻物器)，那么就将外侧旋钮指向数字6，再按下中央按钮，发出信号，第6号声光寻物器就接收到信号并会发光发声，那我们就很容易找到U盘了，以此类推。不同的编号意味着发信器发射的频率不一样，每次只有一个寻物器发光发声，不会混淆。 创意改进: 可以把贴片再次变小，变薄。去除纽扣电池，取而代之的是一个线圈，当发信器发出电磁波，使得线圈产生电流，让二极管以及喇叭可以正常工作。但这种改进容易受到干扰，比如微波炉，手机等，在这些物品周围不易使用。 3 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 书桌瞌睡提醒装置 上海南汇中学 沈佳伟 一、创意由来 到了高二，学习任务越来越重，作业越来越多，每天晚上，作业都要做到很晚，有时做得累了，就想在桌上趴着休息一会儿，但总会不知不觉睡着，等醒了发现已经时间已经很晚了，作业却还有很多没有做。既然我们无法做到头悬梁、锥刺股，那么能不能设计一种书桌提醒装置，让我们在晚上做作业时睡着后，在一小段时间休息后能够被叫醒。 二、前期工作 通过查询网络，并没有发现与我同样设想的灯。同时，通过网络和书籍，以及和老师的大量讨论，大致确立设计方向。 三、 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设想 一开始我想利用书桌上的台灯来完成设想。首先在台灯中装入计时器，一个小扬声器和触碰开关(控制扬声器)。用计时器设定时间间隔为一小时，每过一个小时扬声器就会放出一段轻柔的音乐，这时，如果人醒着，就去碰一下开关，音乐就会停止，计时器继续计时，这样每隔一小时重复这段音乐。但是，人如果睡着了不去碰开关，那么音乐就会越来越响(最多持续一分钟)，直到人醒过来。每隔一小时放音乐的设定，还是一种提示方式，说明已经看书做作业一个小时了，可以休息一下，做到劳逸结合。 但是这种方式也有不妥的地方，除了每隔一小时要去触碰一下开关之外，有时也不能及时提醒(比如说在音乐响起之后10分钟后睡着的，那到下一次提醒需要50分钟)或者影响解题思路。 四、方案改进 我又想到另外一种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，就是在书桌上放一张垫子，里面装有压力传感器，如果人整个趴在桌子上睡着了，那么人对桌子的压力一定比做作业时大，压力传感器能够探测到这种压力的变化，这种状态一分钟后台灯自动熄灭以节约电能， 4 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 持续十分钟后，也就是让人打个盹之后，就通过导线把信号传递到台灯的扬声器，让它发出声响把人叫醒，同时台灯自动点亮。这样就避免了原先设计中的缺点，既保证了人在疲劳时可以得到休息，又不至于耽误太多时间。不足之处可能在于多个压力传感器可能会使得产品的成本略高。 五、结构示意图 1(初始设计 2. 改进设计 5 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 正向平面镜 上海南汇中学 倪彤城 以前我对镜子能成像非常好奇，于是去了解了成像的原理。一次偶然的机会，我在看到镜子中自己的样子和在照片上看到的不是完全相同，我想到有没有可能让镜子中也能看到像照片上看到的那样是正向的，而不是反向的。我始终没有想到方法，于是我和老师讨论了我的设想，老师说可以试试用不止一块镜子来试，在老师的指导下，我想到可以用两块镜子，摆成一定的角度，说不定可以成一个正面的像。于是，我回家拿出两块镜子，不断的摆放不同的位置，发现了当两块镜子成90?角时，在镜中可以看到一个正面的像。我还通过成像原理，画出了成正面的像的原理，光线通过时，发生了180?的偏转。通过和老师的讨论，我又想到两块镜子中会有一定的缝隙，会使摆出绝对的90?有困难，所以可以在制作的时候就把玻璃做成90?垂直的，这样就可以使各个角度都可以看到一个正面的像，而且没有缝隙。这种平面镜可以镶嵌在家里的墙角，非常便利，就能看到一个正面的像。可是，这也有一个缺点，就是不够便携，所以，我想到了一种改良版本。那就是做一块显示屏，来成像，在显示屏上方装一个摄像头，用来让光线进入使显示器成像，在右下方做一个放缩按钮，可以放大和缩小成的像，再装一个开关，控制开和关。这种改良版本也可以像之前的平面镜一样成一个正面的像，而且使用更便捷，携带更容易，价格低廉，而且可以控制成像的大小。外表和普通的平面镜无异，但是可以成正面的像，是非常实用的。我希望这种正向平面镜能够普及到各家各户。 光路图 据上图示可做以下平面镜。 根据这种摆法，即可在平面镜中看到同向的自己，就像在别人眼中看到的你一样。 改良版本 这个版本和那个雏形相比更便捷，简易，可随身携带。 6 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 自动控制出水量的装置 上海南汇中学 倪昊舜 谢添奇 沈菲 一、设计由来 我们经常会遇到要用大量的水，但是人缺不得不守在水龙头旁边的事，人必须盯着水龙头，不能离开干别的事，白白浪费了许多时间，所以我想设计一种自动控制水量的装置，让人离开了水龙头也能得到足量的水，节约了时间节约了水。 最初我们设想了一个利用弹簧弹性势能控制出水时间，进一步控制出水量的方案。水龙头开关打开的同时，也给弹簧注入了弹性势能，在弹簧弹力的作用下水龙头慢慢拧紧，通过这种机械的方式来控制出水量。但是这种方式控制出水量可能不是很精确，故改用电磁铁来控制出水量。这个装置是由刻度盘、出水管道、电磁继电器控制的出水装置。 二、前期工作 上网了解电磁铁的原理。电磁继电器一般由电磁铁、衔铁、弹簧等组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路构成，其可实现远距离控制和自动化控制。 三、工作原理 电流，从而产生电磁只要在线圈两端加上一定电压，线圈中就会流过一定的 效应，衔铁(塞子)就会在电磁力吸引的作用下克服弹簧的拉力吸向铁芯，从而使得水管通畅。当线圈断电后，电磁的磁力消失，衔铁在弹簧的反作用力下，返回原来位置，使得水管关闭，可通过对通电时间的控制达到控制水量的目的。 把阻碍出水口的塞子拔出，使得水从管子内流出，横截面积固定，忽略水龙头不同的水流速度。 设总出水量为V，出水速度为v，时间为t，出水口的横截面积为s，那么出水量为。通过时间继电器控制电磁继电器通电时间，再由输入端口Vtvst(),,, 控制延时时间长短，从而控制水龙头的出水量。 这项设计可以运用在家庭中，使出水量合理化，节约了大量的水，可以为家庭省下一笔钱，为国家节省下宝贵的水资源。 四、结构图 7 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 1. 内部结构图 2. 控制器示意图 3. 整体示意图 8 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 智能停车及车辆管理系统 上南汇中学 马俊豪 谢乐舟 吴俊豪 摘要: 社会上车辆越来越多，许多城市尤其是大城市车位供不应求，往往寻找一个空车位要花费大量的时间，在拥挤的空间停好车对于驾驶员也是一个考验，尤其是对于驾车新手，由于技术不熟练停车时把爱车刮碰了，带来不小损失。 关键词: 自动停车、定位空车位 正文: 一、研究背景 随着人们生活水平的提高，私家车数量的增加已进入了一个高峰期，于是随处可见的汽车的停放问题也成了一个困扰。我想你一定曾遭遇过这样的情景:硕大的停车场里满满当当，你开车兜了几圈也没处停，其实空位就隐蔽在其中;又比如一些很随性的车主，一辆车却占下了两个车位，良好的空余资源就这样被占用了;新手对车子的不熟悉以及异物的干扰，使车子伤痕累累，让你心疼不已。因为这些完全可以避免的点滴，我们萌发出设计一个便捷人们生活的智能 “横变竖”智能停车及车俩管理系统。 二、创新点 1、该系统能帮助车主智能搜寻到离当前位置最近的空余的车位，避免车主反复兜圈。 2、在找到车位后，将运行自动停车程序，汽车将会自动倒车转弯进入该车位，实现全自动、无人驾驶泊车。 3、能够帮助一些新手驾驶员，特别是女性新手驾驶员停车，避免自己的爱车由于自己身的车技不熟练而受到“伤害”。 4、确保车辆能够停在车位正中间，避免打不开车门的困扰。 三、作品介绍 在每个车位后都安装一个定位系统，该系统可以定位该车位是否空缺，如果车位空缺的话会自动发出定位信号。当汽车驶过车位前时，当汽车接收到空缺车 9 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 位的信号后，汽车进入自动停车程序，该程序能让汽车按设计好的程序智能倒车，自动定位车位，并停好，真正实现无人驾驶。并且能使车辆停在车位正中间，防止打不开车门的尴尬。 四、不足与展望 在设计过程中，我们小组也感觉到有些困惑和难点，比如说在停车的时候由于是电脑自动控制，停车效率相对来说可能微微慢一些，日后可以在智能 “横变竖”停车位系统中改进精度问题;再比如车位定位系统的干扰，当有一些小杂物，譬如:建筑垃圾、垃圾筒或前一车主留下的东西等，仅仅是占用车位一小角时，都会干扰定位系统的判断。 我们对我们的课题还有更高的期待。能够根据场地的不同来安排汽车的停放问题，大大提高精度与效率，使停车变得更方便快捷。并且可以配合一个停车场环卫系统，使汽车安全也同时得到保障。 10 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 物品分类运输一体智能机器人 上海南汇中学 陈思宇，韦玮 一、创意来源 高中学业繁重，整个班级的作业量非常大，每次同学或老师都收送作业都会浪费宝贵的学习和授课时间，且作业本叠加在一起非常厚且沉重，如果搬运过程中稍有不慎，会导致严重的后果。物品分类运输一体智能机器人可以一次性为全校服务，节省学生时间，方便快捷，且保障了同学和老师的安全。 又如快递公司收发邮件，信封，包裹都要再次分配到快递公司的每个省份的仓库，都需要人为进行运输分类，消耗大量的人力物力时间，有时还有可能出现分配错误，造成严重的后果。利用物品分类运输一体智能机器人可以快速精确的完成这项工作。 二、前期工作 经在本校调查，发现绝大多数同学和老师认为收发作业既浪费时间又存在安全隐患。还有部分同学反映在下雨天拿着沉重的作业很容易摔倒造成受伤。 经对某快递公司的调查，发现快递公司经常存在在分配运输物品时出现差错，快递公司认为此项发明对他们的工作会有很大的帮助。 三、原理 采用2.4G收发系统，GPS定位系统和红外线扫描，工作时红外线扫描机器前方的地面，如有障碍物即可即使回避。使用微电脑控制，只需提前为其编程， 2.4G的覆盖范围可以达到方圆1000米且能耗远小于FM或AM等收发系统。精确定位，车架底座可以直接由模型攀爬车改装而成，由于所运输的物品不是非常沉重，因此可以翻越包括楼梯在内的障碍，动力采用廉价且低速线性良好的有刷电机，通过减速齿轮降低速度，增大扭力，使其达到拥有运输重物的能力，能源采用放电能力较高的锂铁电池通过并联，使其在短时间内不需充电。 四、工作流程 1. 运用于学校:首先为机器人电脑编入学校的地图以及各班级教室和老师办公 室的位置。为每个班级配备一个2.4G发射装置，只要有命令，不管它在学 11 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 校何地，都可以接受到，2.4G的覆盖范围可以达到方圆1000米且能耗远小 于FM或AM等收发系统。同学只需按下在墙壁上的2.4G发射器按钮，此 机器即可接收到信号，到达发射机所在的班级，同学将作业放在机器的运输 框内，然后在触摸屏上选择所需送去的老师办公室，机器人接收命令后即可 自行抵达。由机械臂将作业搬下放于老师的办公桌上。 2. 运用于快递公司:机器人所配备的红外线扫描可以自动辨认邮寄品上的单 号，地址，及省份，并自行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 邮寄到不同省份的包裹，对其进行分类，将 分类后的包裹分配到各个正确的待发货点。 五、拓展应用 此模型可用于军事，医疗，学校等各种场所，因其拥有强大的通过和承载能力和全地形的地盘。可以用于运输各种重物。如果想增加速度，则可以跟换无刷动力和高速齿比，且配备差速锁(当运用差速器时，如果四轮中的一个车轮受到阻碍，并不能转动时，动力将会分配到别的车轮上，致使受阻的车轮完全失去动力，运用差速锁可以解决这个问题)有刷动力可以直接涉水，无刷也只需改动一下即可。车架的基础上可以构建一个平台，用于搭载FPV的，用于军事侦察。必要时可以改装成四轮转向，增大其通过能力。 六、困难瓶颈 造价昂贵。如果用有刷电机，长时间工作后电机发热量巨大，电刷可能融化。且碳刷磨损很快，需要定期检查和跟换，且耗电量巨大，对电池的消耗也会增长，且锂电池过冲过放会影响其寿命，且一旦受损，有可能会爆炸。如跟换为价格高昂的无刷电机，则失去了良好的低速线性，在翻越障碍物和楼梯会遇到困难。且其需要定时进行维护。波箱需要定期换差速油。 参考资料:www.rcfans.com 12 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 窗帘与窗的二合一设计 上海南汇中学 陈亦张 1) 创意由来 教室窗户的窗帘厚重而且不耐脏，有时开窗不仅光线会漏进来而且窗帘还会飘，窗帘收拢之后又会占用一部分空间。还有一种竖拉的尾部加横板加固的窗帘，经常在办公室里面看见，但在学校里面应用，仍然不是很方便。拉下之后会好很多，但是在学校里面窗户组一般是两三个前后座位的长度，对于几个同学来说，不是很方便。 怎样能够使窗帘既能够相对独立地活动又能轻便易收拾，耐脏易更换呢,由此想到了那种有翻盖的眼镜，镜片翻下来就可以作为墨镜。何不在窗玻璃前加一层可滑动的黑膜呢,既是节约成本的材料，又达到了轻便的要求，贴着窗玻璃的一层，几乎不占任何空间。再结合竖拉的尾部加横板加固的窗帘，在窗顶上安卷轴，可以往下拉窗帘，贴着窗玻璃。这种设计的另一大好处就是窗户生产直接带窗帘，不必分开购买。 2) 前期工作 观察各种场所不同的窗户，比较相同与不同，思考优缺点。大致定出设计的框架，并逐步细化。 3) 方案设想: 该产品为针对商务型大楼(及学校)设计的窗户，特点是窗帘无缝遮阳，抗起皱，速滑速扣，节缩原本体积。创新点是将窗帘与窗二合一，便于厂家流程简化生产，达到绿色环保的效果;窗帘经此设计可无缝遮阳，抗起皱，便于清洁，速滑速扣，改进传统窗帘的种种弊端。二合一以后节缩原本体积 图一为正面示意图。窗框顶端设有四个卡条，便于更换窗帘盒。窗帘盒整体拆卸整体换装，十分方便。 图二为侧面示意图。顶部被卡条卡住的窗帘盒内部构造如右上放大图所示。不用时自动卡住窗帘，需调节长度时下拉绳子使橡胶卡条松开。窗帘下拉于玻璃层前滑轨中，节省占地空间，且窗帘会非常平整，在校园中就算有调皮同学想去折窗帘边也折不到。在玻璃前设滑轨的另一个好处是窗帘与窗的距离小了，遮光性好。窗帘卷运用卷尺的原理，拉出因弹性形变而自动回收(窗帘片内接金属片)。窗帘材质为塑料，成本低廉，耐脏耐磨。因其平整特点，可印照片与图画在窗帘上，下拉时十分美观。 图1 13 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 4) 遇到的困难与瓶颈;拟解决方案 困难:窗框与窗帘间滑轨凹槽较难清洁 解决:窗帘可整卷拆除，在此基础上用抹布等清洁或专门针对凹槽大小深度设计一款配套的清洁棉 14 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 i-bookshelf 上海南汇中学 汪美妤 朱依蓓 ,1,创意由来 在我小小的房间里有着一个小小的书架，是由俩片薄薄的铁片组成的，这是很常见的小书架，它灵活，不占空间，便宜，但是抽一本书倒一排。办公桌上的书架虽然不易倒，但是空间上很不灵活，而且价格通常较贵。书房用的大书架虽然很大能放很多书，但是抽完几本书以后那一排的书都会七倒八歪的，导致放书的时候需要重新整理，操作十分繁琐，不够便捷，而且很占空间。由于种种书架诸有不便，所以我产生了想要设计一款新型书架的想法。 正是由于某些小书架抽一本书就倒一排，或家用书房书架占地面积大，空间上不灵活，或大多数书架操作不够迅速便捷给我们日常生活带来了很多不便，所以我们产生了想要制造一款自动智能可随意调节的书架的念头。于是i-bookshelf就这样诞生了～ ,2,前期工作 上网查找了一些现在百姓们常用的一些书架，分析归纳出各自的优缺点并予以总结运用，通过小组讨论，得到目前组员认为的最合理最合适的方案。 ,3,方案设想 • i-Bookshelf的原理: • 拿书:书架两侧的板上装上了压力感测器。一旦拿掉一本书，两侧板所受 到的压力就会有所变化，感测器就会接受到信息，并把信息传送到调节书 架伸缩的控制器中，进行伸或缩。只要在压力感应器中设定好一定的压力 值，抽走书后就可以自动收紧。 • 放书:是要用手指对板轻轻的增加一下压力，板就会松开一段距离，等书 放好后一分钟，再因压力的减小自动收紧。这样我们就不用担心固定书架 的有限性。i-Bookshelf不管多少书都可以随心调节书架来满足空间的需 求。 ? 结构图: ,4,该创意设计的价值与展望 书架在人们的日常生活中的重要性不言而喻。爱书之人更是会选择实用美观压力感应器 的书架来厚待藏书。身为青少年的我们学习任务越来越重，教材更是越卖越多。怎样好好储存书，怎样取书时方便快捷，已成为了生活中的一个问题。而当今常用的书架中并没有一款书架可以完全解决书的存放，拿取的问题。而我们设计的i-Bookshelf可以解决。 • i-Bookshelf的优点: • 坚韧牢固不易倒 • 科技、智能、自动 15 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 • 环保实用、节约空间 • 人性、操作简便，动作平稳、快捷、噪声低 • 创新，带给你全新的自由享受 • 美观时尚，价格便宜 i-Bookshelf解决了某些小书架抽一本书就倒一排，或家用书房书架占地面积大，空间上不灵活，或大多数书架操作不够迅速便捷这些生活中的小问题，使我们的生活越来越便捷，智能。 ,5,遇到的困难与瓶颈、拟解决方案 1.对于成本问题，我们小组去做了相关调查，现在压力感应器并不贵。 2.对于供电问题，我们采取了太阳能电池，蓄电池，电池板，有线充电等方式解决。 ,6,参考资料及文献来源。 搜狗，谷歌，淘宝上一些书架信息，参考了一些i-主要搜集了百度，phone的智能自动便捷设计理念，听取了指导老师的建议，查阅了相关书籍。 3D眼镜消毒贴 上海南汇中学 沈晓余 随着变形金刚3、蓝精灵、哈利波特等各大电影的热映，3D电影在继阿凡达之后又一次成为民众火热追捧的“对象”。电影一场场放映，3D眼镜也被不断地重复使用，不少观影者反映3D眼镜“模糊不清”“镜片上有各种油脂，擦也擦不干净”，各大影院3D眼镜的卫生状况也引发了消费者的另一种担忧。 因为3D眼镜是共用的东西，并非个人单独使用的眼镜，某个携带细菌的病人佩戴了3D眼镜，其在眼镜上遗留了携带细菌的分泌物，如果该眼镜没有经过消毒就给他人佩戴，这就容易导致交叉传染。导致通过眼镜引起人体眼睛急性结 16 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 膜炎。 目前，我国对于各大影院3D眼镜的消毒措施及实施情况，也没有相关实施、监督的标准和规定。所以也导致有的影院为给3D眼睛采取消毒措施。根据网上一个笔友的采访了北京星美国际影城的工作人员丁小姐，据其介绍:“影院对于3D眼镜有严格的消毒程序，每场电影放映结束之后，工作人员都会把眼镜收回，并在专业的3D眼镜臭氧消毒机里进行消毒杀菌。每天最后一场电影放映结束后，也会有相应的工作人员用酒精来擦拭眼镜镜架和鼻翼部分。” 但是每天擦拭近万副的3D眼镜，必定要耗费巨大的人力、财力和时间，实施起来还是有一定困难。 并且有时人们对这些眼镜的擦拭过程中难免会有疏忽，这也是避免不了的，所以我提出了一个方案。用原木浆来制作3D眼镜纸贴,当我们在电影院看电影时,工作人员会发给每个人这种消毒纸贴,然后你可以在眼镜架和鼻翼部分用消毒过的纸片贴在眼镜架和鼻翼部分,当一场电影看完后可以撕掉。这样既避免了人的疏忽和交叉感染，又节省了巨大的人力、财力和时间。并且操作方便,简洁,环保。 3D眼镜纸贴套示意图: 多功能太阳伞 上海南汇中学 吴忆慧 一、创意设计由来: 炎炎夏日，酷暑难当。走在大街上，行人们个个顶着无颜六色的遮阳伞，可伞底下的人依旧汗如雨下。我和妈妈到惠南镇逛街买衣服，顶着伞沉闷的走着，太阳实在太热，太强，伞底下的我们不一会就汗流浃背了，随手拿出本杂志扇啊扇，手可真酸啊～ 17 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 回到家吹着电风扇觉得凉快多了，于是我就开始想是否能设计出一件东西，既能遮挡阳光，又能使自己凉快呢,最终我想出了它——多功能太阳伞。 生活中，我们的资源日渐匮乏，我们的生产发展不能再靠那些不可再生资源了，我们应当把目光集中在那些可再生资源，充分利用它们来代替不可再生资源。而我的创意设计受到了家中太阳能热水器的启发，我发现它非常环保又节约能源。于是我把太阳能的设计运用到了多功能太阳伞上，尽可能做到环保、实用。 二、创意设计思路: 多功能太阳伞的基本构架和普通伞相仿，在普通化纤材料上覆盖太阳发电薄膜，这样就可以好好利用这晒人的阳光了。太阳能薄膜虽然可以卷起来，但并不能随意反复弯曲，所以我设计了三角形的太阳能贴片，在伞收起来产生褶皱的地方不安装太阳能薄膜。在伞中央的杆上按上一个可以调节吹风方向的小电扇，利用太阳能发电薄膜产生的电流供电。当我们不需要电扇的时候，就可以把它旋转至紧贴伞主杆。这个电扇和市面上常见的小电扇所用叶片材料相同——有韧性的薄塑料片，不怕挤压弯折，这样收起电扇、收起遮阳伞的时候不至于损伤电扇叶片。 伞的主杆上安装电池，可以将晴天时产生的多余电能储存起来，以备电扇在闷热的阴天使用。同时，在伞柄上安装一个USB接口，可以在手机没电时给手机充电，以供应急之需，平时在家也可以将伞放在阳台上直接给手机充电。 希望我的多功能太阳伞能出现在现实生活中，并给人们带去舒适、快乐。 三、作品制作软件 采用Microsoft Office PowerPoint 2003 制作。 四、结构图 1. 伞面 伞面为八边形，由于驱动一个小电扇不需要太多太阳能薄膜电池，同时为了不至于伞太重，采用太阳能薄膜贴片的方式，无需把伞面贴满，只贴了其中一半，如图中蓝色三角形所示。另外，考虑到太阳能薄膜可能难以承受伞反复打开收拢带来的弯折，所以让伞收拢时在图中红色虚线的位置褶皱，这样就避免反复弯折 18 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 对太阳能膜的损坏。 2. 伞柄: 伞柄内置电池，通过导线和太阳能薄膜电池相连，用于存储多余的电能。小电扇可上下调节方向(左右方向的调节只需旋转伞柄即可)，并可以收拢在伞柄凹槽内，便于伞收拢。伞柄底部安装USB接口，供手机应急之用，也可以在家放在阳台上给手机充电。 3. USB接口: 19 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 伞柄底部有盖子，里面就是USB接口。现在很多电子产品都可以利用USB接口充电，这样遮阳伞就可以给这些电子产品充电。 4. 伞柄开关: 在伞柄上设置两个按钮，一个控制电 多用途迷你吸尘器 上海南汇中学 高一(11)班 陈杨 创意由来: 当值日生擦黑板时，擦出的大量粉笔灰令我头疼，我体会到老师们所受粉笔灰的折磨之大，而且听说很多老师都是因为粉笔灰而患上了咽喉炎或者咽喉炎因为粉笔灰的刺激而加重了。于是设计一个黑板吸尘器的想法便萌生了。 作品的设计思路: 当有了设计的想法后我首先询问了老师的意见，他很赞成，并鼓励我继续下 20 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 去。于是怀着信心，我把大致的吸尘器的图纸画出来，我开始思考一个吸尘器需要什么——吸尘器的原理、它的供电、排风口、集尘盒„„我将它们一点点画出来，在过程中我充实了自己的知识，学会了更全面的考虑问题。我问了物理老师许多原理问题，改进的集尘盒的位置;我与指导老师讨论，改进了吸尘处的样子;我询问我的同学，又改进了尺寸、形状。最后采用USB充电，掀开式集尘盒，贴合手型的外形，网状吸尘口，条形排风口„„我一步步走着，设计更加的充实饱满。再后来，我将它们在电脑中画出，一步步改进。电脑中的设计图也就完成了。 在吸尘器内部有一个风扇，底部有8个排气口;开关下方内部有锂电池供电，采用USB充电;集尘盒在吸尘器的中间，可装下大约5支粉笔的粉笔灰;吸尘口是格子状的，这样同功率、风的大小相等，相对条状效果更好;黑板擦为可拆卸式，方便更换，方便及时把粉尘倒掉。 作品中若遇到无法实现的技术，在该作品的动态展示中采用的是哪些现有技术与元件代替: 在设计吸尘器的过程中最难的就是让整个吸尘器的格局更加合理的过程，因为在这个过程中要考虑到很多因素:使用者的方便，内部的结构，吸尘器的原理„„例如，原来将集尘盒放于最底部，后来根据吸尘器的原理，将它放在了中间，将排气口放在了最底部。而无法实现的技术问题便是电脑画图了，本来是由老师推荐打算使用3D建模软件画图的，但很难画，就用简单的图形构图，一点点拼起来，在用软件修图，最后画出来的。在制作实物模型时由于纸板很难作出曲线，便在妈妈的帮助下，做成长方体。 作品预计可应用的领域与运用途径: 这个黑板吸尘器不止可以用在黑板上，还是打扫其他地方的小帮手，例如窗台上的灰尘，讲台上的粉笔灰，电脑键盘缝隙里的灰尘，甚至难以打扫的黑板槽也是它的工作范围。这个设计在教室、家庭都可以使用，能帮助我们解决很多小问题。因为它是有一块板擦的吸尘器，而这块板擦是可以擦其他物体上的灰的，并且，可以一边擦一边洗尘，不过要注意的是，只可以吸尘，不可以吸大的垃圾。它操作简单，只要握住吸尘器，右手大拇指就可以按到开关，立即启动，哪怕是老人也可以方便地使用。 模型外观图、 结构图或原理图 长12.5CM 宽8CM 厚2.3CM 经过分析，发现开关装在正面使用起来不方便，装在侧面大拇指按的地方比较合理，这样擦黑板时大拇指按住按钮就开，吸尘部件同时工作，放下黑板擦同时也就松掉按钮，吸尘部件即关。 21 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 开 瓶 附 加 杆 上海南汇中学 吴梦麒 一 、固定型开瓶杆 1. 创意由来 生活中，喝瓶装饮料、罐装水果，有时难以打开瓶盖，尤其是对小孩、女生、老人而言，这种情况更为普遍。如果打不开瓶盖，一来费力，二来耽误时间，对老年人来说用力开瓶，还可能引发急性病。于是，为了开瓶更容易点，我想到了 22 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 固定型开瓶杆。 2. 设计思路 在厂商生产瓶盖时，直接将瓶盖做成图1形状，在原来瓶盖的两侧增加开瓶杆(凸出部分)，以增加开瓶时的动力矩，降低开瓶时所需的力量。为节约瓶盖材料，凸出部分做成空心状，同时为保证强度，和原来的盖子一样，仅底部镂空。 图 1 二 附着型开瓶杆 1. 创意由来 固定型开瓶杆虽然方便，但可能影响美观，又占空间。于是，我想到了附着型开瓶杆，或许可以让将瓶盖看起来舒服些，将所占空间缩小，如图2所示。 图2 2. 设计思路 在厂家生产瓶盖时，将附着杆与瓶盖用塑料相连(如同乐扣乐扣的瓶盖扣子一样)，并将附着杆内侧设计成弧形，附着在瓶盖上。在开瓶时将附着杆拉开顶住瓶盖，如图3所示，拇指和食指分别抵住开瓶杆就可以获得更大的力矩，轻松打开瓶盖。 图 3 三、专用型开瓶杆 1. 创意由来 像金银花露这样的饮料瓶盖是铁质的，打开这些瓶盖往往比拧开矿泉水瓶盖要困难得多。尤其是铁盖没有塑料瓶盖那种纹理，非常光滑且接触面积很小。于是，专用型开瓶杆必不可少。 2. 设计思路 如图4所示，红色部分为铰链，连接两根手柄，手柄可以夹住铁盖，为了防止打滑，手柄和盖子接触的地方都有条形纹理，增大表面粗糙程度。手握紧手柄后段，同时拧动盖子就可以获得较大的动力矩以拧开瓶盖。 23 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 图 4 垃圾桶的革命 上海南汇中学 王诗雨 一、创意由来 当今社会中，家庭中使用的大多数是敞口垃圾桶或翻盖垃圾桶，垃圾袋装满后，大多数人是直接将垃圾袋扔进社区垃圾桶，这样做容易造成以下几点: , 垃圾四处飞散，给环卫工人的工作造成不便。 24 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 , 散乱的垃圾与敞口垃圾袋中的垃圾由于没有遮盖会散发出恶臭，特别是 夏天，容易引来大量的蚊虫，不仅对附近环境造成影响，且容易滋生细 菌，散播传染病。 , 手打包的方式或者不打包直接扔掉都容易弄脏手。 , 将垃圾袋口打结后扔掉将垃圾袋打包后扔掉会浪费掉不少垃圾袋的空 间，使得一个垃圾袋不能装满就扔掉，一而再再而三浪费的就多了,不符 合当今资源节约型社会的绿色生活主流。 二、功能原理 1、半自动封口:根据杠杆原理或帕斯卡定律，利用脚踩踏板的力量，使垃圾桶桶口的塑封装置闭合从而达到使垃圾袋封口的效果。塑封装置采用铝合金作为材料，坚固耐用，不易被锈蚀或磨损，成本不高。只需用脚踩下踏板即可封口，方便了生活。 2、垃圾袋半自动替换装置:在垃圾桶的底面开一个小槽，在其下加装一个抽屉，用来放置市面上的卷筒状垃圾袋。这一装置固定垃圾袋，可将垃圾袋逐一抽出，方便了替换垃圾袋，减少了换垃圾袋的步骤。又不用再为了实现这一功能特别生产新式的垃圾袋，只用市面上出售的垃圾袋就可以。垃圾桶的底板又可以确保替换用垃圾袋的洁净，方便卫生。 3、垃圾袋替换装收容装置:在垃圾桶下加装的抽屉中可以用来存放卷筒状垃圾袋的替换装，充分利用垃圾桶内空间，无需再加装任何多余装置，保持了外观上的美观又实用。减少了寻找替换装垃圾袋的时间，也可以提醒使用者替换装剩余的数量，可以及时得到补充，不会出现垃圾袋不够用的情况。 用踏板实现垃圾袋封口 底部固定垃圾袋，可逐一抽出。 25 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 三、创意价值 1、可以减轻环卫工人的工作负担，没有垃圾散乱的现象。 2、封口后扔掉的垃圾袋可以解决由垃圾没有遮盖而散发出的恶臭，在夏天减少蚊虫的滋生，减少细菌滋生，减少传染病散播的可能性，美化生活环境，使居民心情愉悦，有益于人们的身心健康。 3、不管对于家庭垃圾桶平时的保洁还是社区垃圾桶的保洁工作都能够起到预防污物沾染上垃圾桶内壁的作用。 4、减少垃圾袋因为用手打结而浪费的空间，节约垃圾袋，减少不必要的浪费和损失，不增加不必要的垃圾，真正做到节约，有助于创建环境友好型社会。 5、不会在扔垃圾过程中弄脏使用者的手。 利用电脑芯片热量自暖的鼠标 上海南汇中学 闵雨晨 吴嘉豪 引起发明的思考: 冬天室内温度比较低，开空调比较浪费电，不开空调操作鼠标时间久了手很冷。可是这时电脑芯片产生的热量正不断地散发掉，如果能够把这些热量利用起来，正好可以解决鼠标太冷的问题。 26 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 结构和原理: 这种鼠标控制电脑是通过无线装置实现的，冬天冷的话，就可以和笔记本电脑直接通过一根比一般鼠标导线稍粗的导热管将芯片产生的热量从散热口导入鼠标表层，然后再从鼠标前段排出气流。夏天热的时候这跟导热管可以拿掉。 导热管两端的连接采用类似数据线的螺丝固定，防止脱落，笔记本散热口一般稍大，外形做规整，和导热管一端形状匹配。芯片产生的热量足够维持鼠标的保温。 示意图: 汽车胎压自动平衡器设计报告 上海南汇中学 金志杰 【摘要】 汽车胎压过低则会大大增加油耗，胎压过高则容易爆胎，给行车安全带来极大隐患，所以发明一种可以自动充气和放气并实时监控的装置是十分必要的。 【关键词】胎压 自动平衡 【正文】 27 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 一、创意来源 身为一个狂热的赛车迷，对汽车也多少了解，当你正在以200km/h驾驶时，突然发生爆胎，那是十分危险的事情，一侧的轮胎顿时失去抓地力，发生打滑。如果发生在高速公路上，那就是很可怕的。另外，汽车胎压过低则会大大增加油耗，胎压过高则容易爆胎，给行车安全带来极大隐患，所以发明一种可以自动充气和放气并实时监控的装置是十分必要的。 近年来轮胎安全也越来越得到重视，如锦湖劣质轮胎，更让我们注意到轮胎不仅仅靠出厂质量，还要靠自己平时的关注和维护。 二、前期调查 通过市场调查及网络查询，市场上对于轮胎维护只是更换，或到只能到维修点打气，也可以自己测量胎压，但还没有关于根据胎压自动打气或放气使之平衡的装置。对父母朋友有车一族的了解来看，他们也很喜欢有类似产品来给汽车提供一个安全保障。 三、原理 本装置大概的原理:在汽车轮胎与轮毂相接部位设置一压强传感器对汽车胎压进行实时监测，可对不同路况胎压的安全值进行设定并调节。在轮胎气门设置添加一微型充/抽气泵(大功率，电源来自汽车发动机)，当汽车胎压过低时，自动触发充气泵对轮胎进行充气，并通过行车电脑提示驾驶员降低车速;当胎压过高时，提示驾驶员降低车速，并触发/抽气泵对轮胎进行放气达到安全值。 为防止因为天气环境对设备产生影响，本装置采用机械与电子相结合，可在汽车驾驶位设置一物理开关，开关打开，该装置才能启动，不会因为潮湿等原因而自动触发。 四、困难与瓶颈 1、因为在汽车行进中有很多不确定的外在因素，中途充气或放气有危险，而停下车充气又浪费时间，所以如何确保在途中充气的安全十分重要。 2、在充气的过程中，充气泵的功率是否过大而影响了驾驶，发明一种高效的充气方法可大大提高这个发明的可行性。 28 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 3、要是出现爆胎，就不可能充气了，可否在轮胎内部安装一条备胎，类似于安全气囊，爆胎时会自动膨胀，保证行车安全。 五、展望 第一、电子监控设备所测得的数据可以传送到车内的显示屏中。车主可根据路面的性质选择不同的模式以获得更好的驾驶体验。比如说:当你是在高速公路上行驶时，就可以高速模式。在较为崎岖的山路上行进时，就可以选择攀岩模式。 第二、除了在高速公路上发生爆胎之外，如果发生像轮胎被钉子穿孔时，可以迅速充气以保证驾驶安全。 第三、我认为这样的充气装置也可以用在军事方面，比如一个气球，它在中弹后，可以迅速充气，不至于瘪气，那用这样的设备来抵御恐怖分子，是再好不过了。 第四、在新闻报道中，不难听到关于海平面上升，导致像威尼斯，马尔代夫 这样水上城市危在旦夕的消息，假如能够将房子安置在可以自动充气放气的气球之上，就可以解决他们的燃眉之急。 调水温器与变色奶瓶 上海南汇中学 蔡夏雨 创意由来 产品一:许多人因为水不再是热的便重新烧到沸水。这样是很不环保的。所以特设这一款可以保温，加热至可喝的自动调水温器。 29 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 产品二:许多妈妈也许在为小孩子喝的奶粉的水温而烦恼，特此推出连带产品，显示水温的奶瓶。不仅可以显示什么时候的水温可以喝，也可以放在自动调水温器上保温或者加热至可喝，供宝宝使用。 设计思路 产品一 还在为喝不到温水而烦恼吗,还在为不停地烧开水而烦躁吗,还在为一个月高额的煤气费伤神吗,快看看这款可自动保温加热的调水器吧。 用处1: 当睡醒后想喝一杯温开水。 在睡前倒好水，将水杯放在方形孔上(孔是内嵌的)，调节时间与加热，它会提前五分钟将水温加热至37-40度左右。 用处2: 刚倒好的开水还来不及喝就要离开，但怕回来时水凉掉。 走前将水杯放在孔上，按“保温”按钮，她会自动保温15分钟。若走开时间较长(大于15分钟)请调节时间。调节时间的方法为:左边按钮为调节小时，右边按钮为调整分钟。 调节温度的方法为:左边蓝色按钮为保温，右边红色按钮为加热。 产品二 将奶粉泡入奶瓶中，会有颜色显示水温，黄色为可以直接供宝宝喝，红色显示太热，蓝色为太冷。(标准在42度左右)之后便可以放在产品一中加热或者保温。 3.领域 产品一适宜各种人群，无论是学生还是成年人还是老年人，都能享受这一款 30 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 携带方便又实用的产品 产品二适宜准妈妈准爸爸，或者是已经为人母，父的家长。 4.结构图 “我家欢迎你”地毯式门铃 上海南汇中学 谢乐舟 马俊豪 一、创意来源 上海作为全国的经济中心，社会建设日益发展，人们告别了石库门，告别了民房，搬进了新式公寓中。新式公寓都十分美丽、大气，但那厚厚的墙壁以及楼层之间的阻隔像一把把利刃隔开了人与人之间的关心，那厚厚的防盗门也给来访的客人一种冰冷的陌生感。面对这一现象，我设计了一种地毯式门铃，给防盗门添上了一些颜色，带上了一丝轻松的气氛。 二、创新点 31 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 • 它改进了按门铃的方法。传统的门铃是在防盗门上，但是每一种防盗门都有 不同的位置，地毯式门铃可以让来访的客人不必再花时间找门铃的位置，只 需站在地毯上就可以让房间主人得知有客来访。 • 它具有语音问候功能。可以让客人在等候主人开门前有一个好心情。 • 它能让客人得知主人是否在家。当家中无人时，此门铃会提示家中无人。 • 它既美观又实用。 三、作品简介 当有客人来访时，客人只需站在门前的花式地毯上，在一到两秒过后，门外的小喇叭便会放出优美的旋律以及实现录好的欢迎词，比如:“亲爱的访客，欢迎你的来访～我是你的接待小精灵，请你不要着急，主人马上来为您开门。我家欢迎你～”而门内的小喇叭则播放的是:“主人快来开门，别让客人等急了～”当客人在门外等候时间超过10秒时，门外的小喇叭会自动播放一些小笑话，直到主人开门。当家中主人时，客人一站上地毯便会听到:“对不起，亲爱的访客，主人不在家中，请您与主人电话联系或者改日再来访。” 但是，不足之处是可能会有一些调皮的小孩恶作剧，造成房间主人的不必要的麻烦。还有就是可能会让一些非法之徒得知你家中无人，让他们有机可乘。 公交车到站提示应用程序 上海南汇中学 杨盈 这个创意是源于我本人的亲身体验。我是名高中生，每天都是乘公交车到学校。时间一长，我便发现了一个困扰我的问题，这个问题就是——我经常在回家途中，由于一天学习下来较疲惫，睡了过去，一觉醒来发现自己已经错过站了。这个问题出现了很多次，我每次不得不再从对面一个车站再乘回去，偶然的机会参加这个创意设计大赛，我便将这个作为我的个人创意。我的这个创意就是将提醒乘客下车这个功能编成手机软件，名字叫“公交车到站提示应用程序”。 这个程序其实作用类似于闹钟，但更贴切于我们日常生活，可以给我们带来便利。 这个手机软件依靠的是现有的一个技术——GPS。利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。我 32 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 们可以通过乘客的手机来进行手机定位。移动定位则是手机定位之一，移动定位服务是指通过无线终端(如手机、PDA等)和无线网络的配合，确定移动用户的实际位置信息(经纬度坐标数据)，从而提供用户所需的与位置和方向相关的增值服务。在乘客上车前乘客可以预先在这个手机软件中确定自己要到的车站，手机软件会自动在这个车站的前3或4站时进行提醒。由于GPS已经很成熟，城市交通路线等都已记录在内，所以这个手机软件的也会较容易编写。 但是，这个创意设想在某些方面有所限制。例如:某些人群不方便随身携带手机，例如上学的学生们，或者是不会用手机的老年人等，他们这些人群还是不太能改善这个乘车错过站的问题。 对于这个问题，我的个人解决方案如下:可以将手机软件换做其他方式来体现，譬如手表上装这个功能，当然，这个有利有弊，手表的价格也会上升。 另外，除了公交车到站提醒外，其实这个程序可以运用到很多地方。每到节日，很多外来打工的人都会选择回家，他们有的乘火车，有的乘巴士，一乘就是几个小时，甚至是十几个小时。这个时候，有了这个程序，在火车或者是巴士上，乘客无需再担心要注意何时下车下站。 这个手机软件，我们可以在大部分手机里安装好这个程序，为持有手机或这个是手表等的人群提供这么一项服务。 希望这个软件可以普及，服务到很多人群。 检测常见感染的牙刷 上海南汇中学 王雨纯 1、 创意由来 每年的12月1日是世界艾滋病日。一一年12.1纪实频道上有一期节目，它记录了世界各地艾滋病人的生活。他们一个个骨瘦如柴，瘦的只剩下皮包骨，他们蜷缩着，害怕惶恐地躲在角落里，发出凄惨的叫声。世界留给他们的只有无尽的孤独和痛苦。就在这一刻，我坚定了自己，我想要帮助这些人。至少，希望他们过得好一些。生命生来平等，他们没有理由承受过多的苦难。 我开始去了解艾滋病，发现艾滋病是由于人体免疫系统遭到破坏，不能正常工作，生成免疫细胞，因此真正使艾滋病人死亡的原因是后来入侵的病菌，由于 33 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 没有了抵抗能力，才使这些原本没有多大伤害力的病菌，成了致命武器。所以，生活中的保护是很必要的，由此想到，可以为艾滋病人发明一个及时的检测器。而检测的对象是日常生活中的普通病菌。 为了避免麻烦或是忘记经常性检测，可以将检测器和日常用品结合起来，于是，AIDS牙刷诞生了。这样，一旦发现入侵病菌，就能第一时间及时治疗。 2、 前期工作 对艾滋病我也做了一定的了解。 艾滋病，即获得性免疫缺陷综合症，英文名称Acquired Immune Deficiency Syndrome，AIDS。是人类因为感染人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus，HIV)后导致免疫缺陷，并发一系列机会性感染及肿瘤，严重者可导致死亡的综合征。目前，艾滋病已成为严重威胁世界人民健康的公共卫生问题。1983年，人类首次发现HIV。 其实艾滋病病毒很脆弱，白血球外的艾滋病病毒在外界环境中很快会死亡。常用消毒品如“84”消毒液、漂白粉、消毒灵、酒精等都可以将它杀灭。 当艾滋病病毒携带者体内的病毒增长到一定的数量的，他身体的免疫功能也被破坏到一定程度，也就是说他的抵抗力已经很低，此时，真地的病菌乘虚进入人体，使其发生多种疾病，如严重的腹泻、肺炎、多种癌症，还可以使人痴呆，这时的病人即称为艾滋病病人。最后，艾滋病病人往往死于由这些疾病造成的身体衰竭。 下面列举出常见的机会性感染: 呼吸系统:卡氏肺孢子虫肺炎(PCP)、肺结核、复发性细菌、真菌性肺炎。 中枢神经系统:隐球菌脑膜炎、结核性脑膜炎、弓形虫脑病、各种病毒性脑膜脑炎。 消化系统:白色念珠菌食道炎，及巨细胞病毒性食道炎、肠炎;沙门氏菌、痢疾杆菌、空肠弯曲菌及隐孢子虫性肠炎。 口腔:鹅口疮、舌毛状白斑、复发性口腔溃疡、牙龈炎等。 皮肤、淋巴结:带状疱疹、传染性软疣、尖锐湿疣、真菌性皮炎、甲癣、淋巴结结核。 眼部:巨细胞病毒性及弓形虫性视网膜炎。 常见肿瘤:子宫颈癌、恶性淋巴瘤、卡波氏肉瘤等。 3、方案设想 最初设计原理是将检测器和日常用品结合在一起，考虑到唾液是很好的检测样本，于是，AIDS病人防普通感染检测牙刷诞生了。 这款牙刷于普通牙刷其实大同小异，牙刷头背面有软刷，事实上，这是采样器，采取唾液作为样本。软刷的上方，是一个分析器，分析器通过与之相连的芯片内的信息分析病毒，再将结果返还给芯片，最后显示器显示结果。芯片在手柄部分，迷你防水型显示屏(采用“纽扣”电池)安装在手柄表面。芯片中事先输 34 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 入一些常见的机会性感染病毒的特征和资料。(芯片中当然可以输入更多的其他病毒信息)若找到与其中相符的病毒，则显示频上显示病毒的名称。如，检测到有与肺结核相同特征的东西，将显示“肺结核，请立即入院检查”，若没有找到，显示频将显示“给你一个大大的微笑，又是充满希望的一天。并且，这款牙刷可以记录下每次检测到的数据，每周做一次分析，将结果反馈给使用者。 下面是结构简图: 4、遇到的困难，瓶颈以及解决方案 这款牙刷在实际设计制作中有很多小困难和不完善的地方 第一:唾液是否可以作为全面的检测样本。 解决:唾液是一种复杂的混合物，不仅含有各种蛋白质，还含有 DNA、RNA、脂肪酸以及各种微生物等。研究发现，血液中的各种蛋白质成分同样存在于唾液中，唾液能反映出血液中各种蛋白质水平的变化。因此，就有可能通过唾液的检测来进行疾病的诊断。唾液已经用于HIV\、HBV病毒 ，以及各种药物如可卡因、酒精的检测。唾液检测的研究刚刚起步，有关检测的灵敏性、特异性、重复性以及与现有诊断标准的相关性还有待进一步完善。尽管如此，唾液仍是具有极大科研和临床潜力的生物液。随着唾液检测的研究工作的不断深入，其应用将会实现由疾病诊断到健康监控的转变。 第二:芯片中信息的不全面性 芯片中不可能将所有的机会性感染病毒都“纳入囊中”。只能输入一些常见的病毒，那么，对于那些不常见的则无法检测。所以，需要收集更多的艾滋病患者病历，将所有可能的信息都“写进”芯片。还可以设想，芯片可以插入电脑，每隔一段时间，都可以更新升级，这样，更保证了芯片的信息量。还有，必须将芯片信息的不全面性写进说明书，让使用者清楚明了。 第三:牙刷的价格 这款牙刷无疑是高科技产品，对贫困人群来说，买一把需要很大的代价。另外，牙刷使用久后会坏掉。 建议:政府可以对这款牙刷的制造进行补贴。 解决:将这款牙刷的所有零件设计成可拆卸的，牙刷头坏掉可以换牙刷头，柄部坏掉可以换柄部，不用因为这些坏掉而再去购买一把，毕竟价格还是比较高的。 这款牙刷的问世不仅仅只是一个创新，或是一个检测器，更多的是呼吁群众去关心弱势群体，艾滋病患者需要被尊重～艾滋病患者需要和我们一样生存的权利～ 5、参考文献 1( Christian Hoffmann，Jürgen K.Rockstroh. HIV 2010[M].Hamburg:Medizin 35 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 Fokus Verlag，2010.( 2(中华医学会感染病学分会艾滋病学组。艾滋病诊疗指南(2011年版)[J].中华传染病杂志，2011，29(10):629-640.( 3( 吴洪，艾滋病的护理策略[J].中华现代护理学杂志，2007,4(16):1453-1454.( 4(现代口腔医学杂志2009年第23卷第一期《唾液检测的研究进展》 郭丽宏 俞光岩 施文元 焦味识别器 上海南汇中学 林巧梅 一、创意由来 随着科技的发达 ，生活节奏的加快，人们逐渐的从安分的烧菜到边烧菜边干活，最后却以饭菜烧焦而告终，这样的人不计其数。作为一名住宿生，我自己也深有感触。每个礼拜回一趟家，家里人都会格外重视，以一桌美味的菜肴来款待我这个“客人”。奶奶每次都会因做饭而忙得不可开交，顾着切洗菜，就忘记了锅里的菜，常常因此最后吃上的都是黑黑的焦菜。望着那个蹒跚的背影，一个念头一闪而过:如果在菜快要烧焦的时候，能够发出警报，且可以自动切断阀门就好了。这也使奶奶不再那么忙碌，这便给了我设计的灵感。 36 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 二、前期工作 有了这样的一个想法后，我就开始上网搜集资料，去图书馆查询相关的文献，查询到了烟雾识别器以及各种各样的识别器，唯独焦味识别器这类功能的设计并没有很多，可以说这创意设计比较新颖。而且这对人类的生活也会带来许多便捷与改善，毕竟做饭烧焦对于每个家庭来说也是屡见不鲜的，也会吸引许多的人。这个idea有许多开发的价值，或许现在的设计还缺乏一些资深的知识与技术，设计不够纯熟，但是经过后期的改善和加工研究，我相信这个创意还是会对人类生活、社会有所用途的。 三、工作原理 做饭时，一般会有油烟产生。厨房油烟的主要成分是醛、酮、烃、脂肪酸、醇、芳香族化合物、酮、内酯、杂环化合物等。烧菜火越旺盛，熟的速度越快，不难知道，油烟中的某一成分的浓度也会增大。该作品的主要原理是通过测定油烟中某一特殊成分的浓度，且在系统内部设计一个标准浓度，即一般菜接近烧焦时，该特殊成分的浓度。等该成分浓度达标之后，通过红外对接技术将信息传输给紧急切断阀，并发出警报。红外对接对温度敏感,温度越高的物体辐射出的红外线越强,当感应到环境中存在高出背景强度的辐射时,就触发反警.发射出红外线，如果有物体遮挡住线束的路径，那么接收器接受不到线束，然后就像控制器发出信号，后连接警报装置，发出警报信号。紧急切断阀与热力设备的安全控制器连接当设备内检测点的温度超过极限数值后，便会自动快速关闭阀门，停止燃料的供给。总的来说，焦味识别器的总的系统分为几大块:特殊气体成分浓度测定器，红外对接技术，和紧急切断阀。 三、主要困难 在这个设计的过程中，我遇到了各种各样的困难。首先在选择的元件上，因为在学习中我大多停留在基础知识上，平时动手操作的机会还不够多，对一些器件以及场地设施条件的限制，所以在选材上有很大的瓶颈，根据查找资料和请教老师，最后才有设计的方案。因此希望在结构图的制作上能得到专家的帮助以及对设施条件的辅助。 四、感受体会 经过这次的方案设计，我觉得自己学到了不少东西。学会了怎么样查询资料和试用工具书。当在设计过程中需要用一些不曾学过的东西时，就要去针对性地查找资料，然后加以运用，以提高自己的应用能力，而且还增长见识，补充最新的知识。 37 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 新型安全擦窗机器人设计报告 上海南汇中学 倪宇皓 高宇炫 沈建实 一、创意设计的灵感来源 时代步入21世纪，步入信息化时代，一幢幢高楼拔地而起，挑战着高度的极限，300米、400米、500米......上海，作为一个日新月异的国际化大都市，在改革开放后高楼大厦如雨后春笋般拔地而起，装点着这个现代化的都市。为了美观，高楼外墙普遍采用玻璃，因而也显得格外挺拔亮丽。只是，楼高了，风也就大了，于是灰尘自然而然就容易出现并堆积，影响大楼的美观。因此，出现了擦洗玻璃这个职业。然而，楼层愈高，就意味着清洗难度的加大，而清洗工人的生命保证也随之降低。生命如同一片在苍茫大海中飘荡的落叶，随时都有可能被海水淹没，消逝......高大建筑物的玻璃窗清洗是一项繁重而危险的工作,目前在国内外使用的方法主要有两种,一种是靠升降平台或吊篮搭载清洁工进行玻璃窗户和壁面的人工清洗;另一种是用安装在楼顶的轨道及索吊系统将擦窗机对准窗户进行自动擦洗。无论是哪一种都有着不小的安全隐患，一旦事故发生，悲剧将不可避免的造成。2005年3月14日，珠江一建设工地，8楼的擦窗机突然坠落，砸死1名地面工人，2名吊篮内工人，1人坠楼摔死，另1人因系安全带悬在空中，后获救;2010年6月11日，哈尔滨一女子在30楼擦窗时坠楼，当场身亡;2011年1月8日，昆明市一位20岁的姑娘在擦窗时坠楼身亡......在世界上最高的迪拜塔上，即使拥有高科技的仪器，也一样需要清洁工人仍然用最传统的肥皂水、水桶和橡皮刷擦玻璃。这么危险的事情，必须要有新的方式以取而代之，以保证生命的损失降到最低。于是我们想出新的方法来进行擦洗，这，便是灵感的由来。 二、创意设计的创新点 1、添加绳索:在高空作业时，由于风速较大，机器人会因此而左右摆动，从而影响作业的效率。所以我们在机器人的两侧加装绳索以达到稳固的作用，这 38 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 样机器人受到风的影响会更小，使得机器人能在平稳的环境下高效率工作。 2、添加气泵:我们还决定在机器人的身上装置四个气泵，使得整个机器人能够紧紧地吸附在玻璃上进行作业，再配合绳索，使得机器人受到风的影响降至最低，作业环境更加稳定。 3、安全减速功能:若把机器人应用在高层建筑上，当命令机器人下降时，机器人有可能会因为加速度的急剧上升而失去控制，这时为了保护机器人安然无恙，我们认为给机器人加装降落伞可能是最好的解决办法。当机器人的下降速度超过一个预设值时，机器人就会按指令打开降落伞，使得机器人的速度回落至安全范围，从而保护了机器人的安全，节省维修成本。 4、智能喷水:机器人擦洗玻璃时如果一直喷肥皂水不仅擦洗的污水难以回收，而且浪费水资源，影响工作效率，污染环境。所以我们给机器人设置了一个水压阀，当水压阀中的水压大到达一定程度时，阀门被推动，激发喷水此时肥皂水由于压强有很大的动能有助于清洗顽固的灰尘。当压力被释放后，水压阀受到的压力减小而关闭，停止喷水。在两次喷水的时间差中完成擦拭和废水回收的工作。 5、污水回收:我们设计了一种降落伞式废水回收方式，即在整个机器的最下部铺设海绵，并挤压其流入一个特制的塑料袋。当塑料袋中的废水重力达到塑料袋承受限制时，塑料袋拉出降落伞缓缓降落到地面，等待回收，这样既解决了废水问题，又减轻其负担，保证其安全、高效。 三、创意设计过程 通过网络与《机器人技术与应用杂志》我们得到了许多收获，有诸多的研究机构与公司对此进行研究，所以我们并不敢自以为是，只是本着快乐创新的个人意愿进行创新。大多数在研发阶段的擦窗机器人都是以爬壁机器人为原型进行研发，采用全气动驱动方式，大大减轻了其本身重量，也增强了其安全性。但显然这超出了我们的知识范畴。于是我们退而求其次，采用吊索的技术，即在机器两侧加上两根绳索以防止机器由于大楼风的吹动，造成机器晃动(但是不会影响其移动，只是穿插其两边，可以滑动)，同时也采用: 1、气动驱动方式，同时连接一根管子通肥皂水，另外利用气泵对清洗过的地方进行冲刷。 2、第三根绳子，即吊索以达到升降的目的，同时利用气泵使之吸附在玻璃上，以类似打印机工作原理的方式对固定区域进行清洗，完成清洗后则操作气泵离开玻璃，而绳索向下滑动，使机器下滑，从而移动至下一区域进行清洗。机器上连一根管子，从楼顶向下灌注肥皂水。这样大体就完成了 四、创意设计的不足与展望 1、如果以这样的方式进行擦洗恐难以对付外形凹凸不平的建筑物，比如迪拜塔或金茂大厦，而相对对于环球金融中心这样的建筑似乎更有用一些。 2、必须需要大量的塑料袋、降落伞回收废水，而且风大的时候影响废水的 39 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 回收。回收需要人力。 3、对于这台机器我们可以给他增加功能，检测玻璃的强度或进行安装，从而降低事故风险。 雨天车体感应雨水碰撞发光 上海南汇中学 陆恩哲 众所周知，由于可视度减小，看不清楚车辆，地面湿滑等原因。雨天行车比正常行驶车辆要危险很多，由此引发了我的思考，能不能有什么办法使得雨天车辆之间能互相看得更加清楚，若能够早早得发现前方的障碍物，那么就算地面湿滑，驾驶员也能够及时停车。这样雨天的行驶也将会更加安全了。我又想到只要车体够亮，那么驾驶员就能看得清楚了。所以我就产生了使车体发光，从而减少交通事故的设想。 于是我开始上网搜索资料，我一开始是去找那些发光的物体，但后来发现这样体现不了在下雨天的作用，而且若一直发着光，不但非常不方便，形成了一种视觉上的污染，而且也是资源的一种浪费，这样我的课题就没有意义了。于是我开始搜索什么物质能与雨水反应发光，可惜的是，我一无所获。 于是“怎样使得车体发光”对我来说成为了一个瓶颈，一个难题，我上网搜了很多资料，但基本上一无所获。首先，化学反应的话，若要发光，就需要燃烧。这样太过于危险了，不能用。其次我又想到使用荧光粉这类的物质，但又有太多的限制，或是有比较大的缺陷。这些原因一度让我无从下手，我的设想也难以实现。 但后来，我想到或许可以利用雨水与车体之间的碰撞来发光。其实只要在车辆上装一个感应器。当然，如果为了美观也可以设计成条纹状。这个感应器感应到雨水的撞击，就能自动的发出光亮。这样，在下雨天时，特别是在下暴雨的天气时，如果车体能够发光，那么不但可以大大得减少交通事故，而且还十分美观，很具有实用性。事实上，不同品牌的汽车可以装上不同的，自行设计的感测器条纹，这样一举两得。既美观，又保证了消费者的安全。装了感应器后，每当下雨天时，雨水碰撞车身，车体发出亮光。那么，其他的驾驶员便能提早看到自己前方有障碍物，当然不会一头撞上去，而能够估计恰当的时间停车。这样，雨天交通事故频发这个问题应该可以进行有效的控制和解决。 当差不多完善了这个设计以后，我的思绪又展开了。其实不光是雨天，若是在黑夜之中，则可以用荧光粉之类的物品来让车辆在晚上发光，这样可以保证某些晚上开车的司机的安全。这样一想，其实在驾车安全这一方面还有很大的空间的。 40 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 雨天警示雨伞 上海南汇中学 江浩南 一、引起发明的思考 在雨夜过马路时，因为打着雨伞，很多时候不方便看路。而许多车辆在雨夜速度提的很快，不容易注意到前方经过的路人，这样就容易发生交通事故。尤其是电瓶车和摩托车等小型车辆，一般只打近光灯，看不到雨夜远处的事物，就更容易与路人发生冲撞了。 而市面上有很多自行车(山地车或公路赛车)在骑行时会利用车轮旋转打亮前灯或尾灯，会引起来往机动车和行人的注意。那么在雨夜行人应该也可以通过雨伞进行警示。 二、结构 伞柄由一个手压式发电装置组成，电线经过伞杆，在顶端分散到各支架上。支架末端装有数盏LED灯。LED灯和伞杆顶端都装有塑料套。手压式发电装置主要由充电电池、惯性轮、棘爪、飞轮、发电机组成。 三、原理 通过过马路时按压手柄发电，使伞骨上的LED灯发电。按压手柄带动棘爪，惯性轮运行，棘轮带动飞轮，再带动发动机。 四、示意图 41 www.nhshs.edu.sh.cn 研究课 42