聚焦 | 科技赋能疫情防控，创意加速智慧生活——密院夏季设计展“云端”开幕

8月5日，上海交通大学密西根学院2020夏季设计展在“云端”拉开帷幕，作为学院的大型品牌教学活动，本次设计展共展出41个项目，涵盖了《工程导论》、《系统设计与实现》等夏季学期大一到大四的多项实验性课程项目。不同以往的现场展示，这次的设计展考虑到疫情的影响，特别为观众打造了“云端展厅”，以网站和Zoom直播形式将学生的作品进行线上展出和实时互动，同时还设有部分线下展位，通过线上线下联动，让学生、家长和企业代表更近距离地感受密院学子带来的科创盛宴。

密院设计展“云端展厅”

密院设计展为部分赞助方项目设置线下展台

遇见新冠疫情，科技招式来应对

2020年注定是不平凡的一年，具有社会担当的密院学子更是将目光聚集于疫情下的科技变革，结合新冠疫情的时代背景，用科技的力量支招后疫情时代的数字化转型。

人流实时统计与预测

2020年，新冠病毒席卷全球，给人类社会带来了巨大的灾难。事实证明有效的防控是战胜病毒最重要的一环。在我国大部分地区，社会生产秩序已逐渐恢复正常。为防止疫情反复，各地迫切需要一些技术手段来对高人流量的地区实施有效的监控与记录，为防疫抗疫工作提供指导性数据。“基于终端设备的人流实时统计与预测” 大四毕设小组设计了一套基于计算机视觉、物联网技术的监控记录系统，能够记录某地区的人员进出流量，根据历史数据对未来的人流量情况进行预测。监控记录系统的终端是一台配备高清摄像头的树莓派单片机，可以利用计算机视觉的相关算法分析监控视频，同时将视频以及数据传输到后台的服务器上。服务器会对这些历史数据进行持久化的存储，同时提供简洁的数据获取接口。此外，小组成员们还设计了前端的监控界面，可视化展示这些监控数据。系统还成功实现了出入口自动识别、人流量预测等功能，有望在后疫情时代继续在相关地区发挥作用。

通过AR/VR技术实时控制的制造系统

虚拟学习和智慧工厂是制造业领域近年来的热点话题。在新冠疫情的推动下，数字镜像技术获得迅猛的发展。如果工程师们不能接触到真实的机器，怎样才能远程操控它们？学生们只能通过网络学习，又怎样通过虚拟技术学习机器的操作？针对这些问题， “通过AR/VR技术实时控制的制造系统” 大四毕设项目小组使用了虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术来实时展示一个数控雕刻机的状态并模拟工件的雕刻过程，建立了数控雕刻机的数字镜像。通过小组成员设计的系统，用户可以使用VR手柄或手套来远程控制数控雕刻机，这些控制指令将实时传输并与VR端同步。同时用户可以从VR屏幕中观看到雕刻机的三维模型和工件的雕刻过程。不仅如此，用户也可以选择手动控制机器，所有的数据都会被程序记录下来并且传输到另一端，使得另一位用户能够实时观察到机器的状态。在VR系统的基础上，小组成员还设计了可以部署在移动设备上的AR应用程序。程序会追踪特定的图形标签，将工件的三维模型显示在移动设备的相机图像里。实际应用时，用户可以不安装实际工件就可以通过手机程序在机器上观看工件雕刻的效果，达到虚拟操作的目的。

瘟疫时代：后启示录

新冠肺炎疫情的爆发和传播，引起了全世界的广泛关注和反思。受此启发，大一工导小组的“瘟疫时代：后启示录”团队决定开发一款以病毒为主题的游戏。游戏的背景设定在2049年的地球。经历新冠疫情和之后一系列的灾难后，地球上的人口大幅减少。由于缺乏凝聚力，国家不复存在，世界各地开始由独立的城邦接管统治工作。此时，全球又得面对一个新的危机，由传染性和突变性极强的病毒引起的致命瘟疫。该游戏类型为TCG(集换式卡牌游戏)。玩家将扮演一个城市的总督，使用代表着不同资源和技术的卡牌来对抗瘟疫并拯救人民。游戏的基本目标是在一定数量的回合后让尽可能多的市民存活。每一局游戏都在一个六边形地图上进行。每个六边形地块都包含一定人口，并且地块会受到卡牌的影响。每一回合，病毒会在地图上按照一定的规则演化，然后感染并杀死人类。同时，玩家获得一些“电力”点数来抽牌和打牌，以阻挡病毒的前进。游戏中，玩家经常会遇到资源不足的挑战并可能陷入道德困境，被迫采取牺牲少数拯救多数的策略。

面对生活问题，智慧方案来帮忙

不论是大一新生的《工程导论》课，还是大四老生的毕业设计课程，密西根学院设计展项目都鼓励同学们从日常生活中发现问题，不断激发他们的创新思维，利用所学的工程学和相关学科知识去寻找解决问题的方法。

美的E-透明智能冰箱

如今的用户市场，对于包括冰箱在内的家用电器有了更高的要求标准。未来冰箱设计的挑战之处，主要体现在两个方面。首先，传统冰箱的外观设计过于单调，无法吸引年轻顾客的眼球，从而导致市场竞争力下降。其次，当前冰箱设计中的智能系统有所欠缺，导致用户与冰箱之间缺乏交互。为了将创新外观与智能功能二者相结合，“美的E-透明智能冰箱”大四毕设小组决定设计一款透明智能冰箱：冰箱的右前门配有34英寸OLED触摸屏；该触摸屏可以切换至透明模式，从而显示存储于冰箱内部的食物和饮料。冰箱的左前门则嵌入了一个额外的冰咖啡机，从而满足年轻人的日常需求。此外，冰箱前门的其它区域由三块可变色玻璃组成，可以达到和OLED触摸屏类似的透明效果。同时，由四摄像头模组和麦克风构成的识别系统不仅能够让用户通过非接触手势和语音来控制冰箱各项功能和互联家居，更能使冰箱通过用户的表情来智能推荐情绪化定制菜谱。

挑战火神A计划

随着近日中国天问一号探测器的成功发射，人类迈向火星的征程又进了一步，殖民火星似乎已不再是不可实现的梦想。火星殖民时代，为节省高昂的人力成本，人类需要大量的火星车开展探测，采集，运输等工作，而现今火星车的功能过于集成化、定制化，导致其生产和维护成本过高。为了提高未来人类在火星上探索与建设的效率，一种泛用化的量产型火星探索车亟待研发。大一工导“挑战火神A计划”小组于是着手用模块化的方式来解决火星车高成本，低效率的问题。他们设计的火星车由底盘，车体，模块三部分构成，通过固定在底盘的马达驱动麦克纳姆轮移动。车体收纳了开发板，电源等核心部件，并且在顶部提供了特殊设计的标准化接口以供任意模块连接到车体，从而让小车在标准化的同时实现多元化和可定制化。模块则包含了由局域网控制的摄像头，机械臂，智能太阳能板与迪斯科球，满足了火星开发者远程控制、能源补给、移动娱乐等需求。

风磁复合式绿色降温杯

绿色能源被认为是缓解当今世界性能源危机的关键。然而，如何高效转化并且以较低成本使用绿色能源却仍是当前科研以及工业生产遇到的一大难题。在生活中，一杯滚烫开水所储存的大量热能往往在人们饮用前被白白地耗散。另一方面，消费者对开水快速降温有着强烈的需求。为此，大一工导“风磁复合式绿色降温杯”小组决定设计并制造一个运用开水中的热能实现高效降温目的的绿色水杯。该水杯主要由三部分组成：热电转换系统，风冷系统和磁搅拌系统。热电转换系统使用多个热电模块和热沉，通过开水的热能形成的与杯子内外环境的温差来产生电流。风冷系统主要由经过对实际工作环境的循环测量而设计的风扇组成，风扇的叶片上带有涡流发生器，以减少叶片工作时气流边界层分离现象，提高风扇运行的稳定性和效率。磁搅拌系统则是通过杯外的移动的磁铁来引起杯内搅拌子的转动，从而带动热水，促进散热。风冷系统和磁搅拌系统的驱动力由两个并联的马达提供。并联电路带有开关，当风扇无法转动时，把磁搅拌电路断开以续航风扇。

不畏疫情阻隔，无限创意齐突破

受疫情影响，参加今年设计展的不少项目团队遇到了前所未有的挑战。为配合疫情防控，很多组员们被迫分散在全国各地甚至国外，只能通过远距离的线上方式开展团队合作，实现展品的设计和制作。令人出乎意料的是，密院学子们全部克服了时间、空间上的阻碍，按时高效地完成了所有项目的设计作品。

来自毕设课程的“低压电器开关接触电阻自动化检测系统”项目小组成员自疫情爆发以来就分居在上海、武汉和美国。为完成项目赞助方上海飞力勋铖电气科技有限公司安排的低压电器开关的质量检测任务，小组成员们做了合理的分工：在美国的两位同学负责前端开发、CAD建模、视频制作等可以线上完成的任务，在国内的三位同学负责电路设计、组装调试。项目组根据赞助方的需求，计划设计并制造一套高度集成的、使用便利的、体积小巧的嵌入式系统，包括测量电路、处理器、电子屏幕、以及各类适配接头等。尽管中间经历了一次又一次的推倒重来，但他们所设计和试生产的动态开关接触电阻检测系统原型机最终如期完成，受到了赞助方的一致好评。

“低压电器开关接触电阻自动化检测系统”小组经历了多次设计迭代

学院为《工程导论》课同学们准备的材料包

据《工程导论》授课教师介绍，为应对疫情挑战，学院在课程伊始就准备了整套课程所需的材料包，通过快递邮寄到每位同学手中，最大程度方便同学们在家进行设计作品零件的组装和调试。同时在项目成员的分组上也做了相应调整，尽量让地理位置更近的同学组队。为了适应线上的合作分工，不少项目小组都想出了模块化组装设计方案，每个人负责不同的模块，最后由一位同学完成所有组装，从而大幅提升了合作效率。