張亞虎，田 甲，余依林，寧傳彬，胡奧繁，姚 凱

（滁州學(xué)院 機(jī)械與電氣工程學(xué)院，安徽 滁州 239000）

1.引言

創(chuàng)新可以激發(fā)青年的上進(jìn)心，促進(jìn)社會(huì)發(fā)展。如何拓展大學(xué)生創(chuàng)新性思維，將專業(yè)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐創(chuàng)新中去，一直是高等教育的不可忽視的主題。滁州學(xué)院為積極推動(dòng)提升學(xué)生創(chuàng)新能力，鍛煉學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)技能、拓展學(xué)生創(chuàng)新思維，開(kāi)展了大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練相關(guān)的系列活動(dòng)比賽［1］。本文以滁州學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目“智能升降移動(dòng)桌開(kāi)發(fā)”（項(xiàng)目編號(hào)：2020CXXL099）的開(kāi)發(fā)過(guò)程為例，并基于滁州學(xué)院校級(jí)質(zhì)量工程項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2020jyc024）平臺(tái)，深度探討了創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目對(duì)大學(xué)生綜合素質(zhì)培養(yǎng)的效果和意義。

2.項(xiàng)目簡(jiǎn)介

2.1 項(xiàng)目的選定與申請(qǐng)書的撰寫

滁州學(xué)院教師充分利用大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，結(jié)合學(xué)生的專業(yè)特長(zhǎng)，為攻克傳統(tǒng)桌子功能單一，久坐腰肌勞損等問(wèn)題，成立了智能升降移動(dòng)桌開(kāi)發(fā)小組。小組成員來(lái)自不同專業(yè)，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，團(tuán)結(jié)協(xié)作，來(lái)自市場(chǎng)營(yíng)銷專業(yè)的組員利用敏銳的市場(chǎng)洞察力，搜集市場(chǎng)升降桌的最新行業(yè)信息，提供創(chuàng)新建議；來(lái)自數(shù)學(xué)學(xué)院的組員利用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析能力，為本次智能桌研發(fā)工作提供數(shù)據(jù)處理計(jì)算；機(jī)電學(xué)院的隊(duì)員們結(jié)合本專業(yè)機(jī)械、自動(dòng)化、編程相關(guān)課程的學(xué)習(xí)知識(shí)，著重開(kāi)展新結(jié)構(gòu)及新系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)。項(xiàng)目成員通過(guò)多種渠道，搜集當(dāng)前國(guó)內(nèi)外智能桌子設(shè)計(jì)的最新信息，深入了解本項(xiàng)目的背景，確立項(xiàng)目課題，歸納研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)，提出可實(shí)施的技術(shù)設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)方法以及項(xiàng)目立項(xiàng)實(shí)施方案，獨(dú)立撰寫了智能升降移動(dòng)桌開(kāi)發(fā)項(xiàng)目申報(bào)書，并提交申報(bào)。在此期間，項(xiàng)目組成員不僅加深了對(duì)本項(xiàng)目課題的認(rèn)識(shí)，提煉出了清晰的邏輯思路，還深化了對(duì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神的理解，同時(shí)科研寫作能力也得到了極大地提升。

2.2 智能桌創(chuàng)新設(shè)計(jì)

為了增強(qiáng)移動(dòng)升降桌的智能性、實(shí)用性，項(xiàng)目組成員確定了三個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)：

桌面自由升降高度，桌面傾斜0-50°：可滿足身高各異、坐立不同需求的工況，便于閱讀和書寫，常規(guī)的書桌高度和斜度是固定的，無(wú)法根據(jù)使用者的實(shí)際高度有效調(diào)節(jié)，從而使用者不得不俯身彎腰，造成使用體感差。這一創(chuàng)新點(diǎn)可以很好地解決這一問(wèn)題。

人體自動(dòng)感應(yīng)系統(tǒng)：該功能可以根據(jù)人體坐立高度，自動(dòng)調(diào)節(jié)桌面高度和傾斜度。這一功能采用的智能模式，該模式下，運(yùn)用傳感器智能控制系統(tǒng)，通過(guò)紅外線掃描使用者的身高等特征，自動(dòng)調(diào)節(jié)相應(yīng)的高度，并根據(jù)室內(nèi)光線，自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光強(qiáng)度。

語(yǔ)音識(shí)別功能：通過(guò)語(yǔ)音呼叫功能，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別，使燈光關(guān)閉、桌子高度和斜度自動(dòng)調(diào)解，大大提高了使用便捷性。

2.3 機(jī)械結(jié)構(gòu)方案的實(shí)現(xiàn)

移動(dòng)升降桌升降和傾斜方案的設(shè)計(jì)，對(duì)項(xiàng)目組成員具有一定挑戰(zhàn)。方案需模擬各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)軌跡，設(shè)計(jì)各零部件的尺寸，繪制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的三維及二維圖紙，制作樣件并組裝完成。由于零件較多，且存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系，項(xiàng)目組成員構(gòu)思了多種設(shè)計(jì)方案，并篩選優(yōu)化，最終選擇運(yùn)動(dòng)可靠，性能穩(wěn)定的四連桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案。

此外，項(xiàng)目組成員花費(fèi)精力，查詢大量文獻(xiàn)，優(yōu)化篩選機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)連接方式，自學(xué)三維制圖及編程軟件，投入精力測(cè)繪三維結(jié)構(gòu)圖、調(diào)試系統(tǒng)程序，最終實(shí)現(xiàn)升降桌高度自由升降、桌面任意位置傾斜。該模塊工作增強(qiáng)了項(xiàng)目組成員邏輯分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，發(fā)揚(yáng)了堅(jiān)持不懈，精益求精的精神，同時(shí)培養(yǎng)了學(xué)生管理時(shí)間的和獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力。

2.4 材料選擇

針對(duì)桌面材料以及五金材料的選擇，小組成員經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，理論分析，確定了合適的材料。桌面材料首先排除了采用普通塑料材料的方案，主要原因在于，在高溫著火情況下，塑料桌面會(huì)出現(xiàn)異味、釋放有毒氣體、桌面軟化等情況，而且塑料桌面會(huì)出現(xiàn)難擦洗、易磨損的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)研、理論分析，小組成員決定采用性價(jià)比較高的實(shí)木顆粒板以及環(huán)保三聚氰胺飾面。此種材料平滑、耐刮、耐熱、無(wú)刺激無(wú)異味，且結(jié)構(gòu)表面凹型設(shè)計(jì)，更符合人體仿生學(xué)，桌面邊緣全部采用圓角過(guò)渡功能，可有效防止意外刮傷碰上。以上功能滿足了用戶對(duì)于桌面材料的需求。五金支撐機(jī)構(gòu)材料，小組成員選用了性價(jià)比較高的Q235 材料，連桿采用折邊結(jié)構(gòu)，不僅節(jié)約材料成本，而且機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度得到大大提高。通過(guò)對(duì)桌面材料以及五金材料的研究選擇，增進(jìn)了了小組成員市場(chǎng)信息調(diào)研能力、理論聯(lián)系實(shí)際的能力，增進(jìn)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，也培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、不斷探索的科研精神。

2.5 系統(tǒng)整體調(diào)試

智能移動(dòng)升降桌作為一個(gè)整體系統(tǒng)，不僅要完成機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)以及控制策略編程，還要進(jìn)行必要的系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)試過(guò)程中，會(huì)遇到多方面的問(wèn)題，如機(jī)構(gòu)安裝不良、控制的精度不足、數(shù)據(jù)通訊的實(shí)時(shí)性欠缺等，很多問(wèn)題需要多個(gè)成員協(xié)作配合解決。其中在機(jī)構(gòu)裝配調(diào)試中，出現(xiàn)了機(jī)構(gòu)零部件安裝不暢的問(wèn)題，螺桿與螺帽在安裝過(guò)程中出現(xiàn)了松動(dòng)現(xiàn)象，兩者有間隙問(wèn)題，間隙尺寸把握不住，間隙過(guò)大則產(chǎn)生松動(dòng)，發(fā)生異響，而間隙過(guò)小，雖然松動(dòng)消除，但是在升降過(guò)程中，很費(fèi)力，嚴(yán)重影響了使用體驗(yàn)。面對(duì)如此棘手的問(wèn)題，小組成員積極尋找解決辦法，嘗試了十多種解決方案，努力的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，期間也面臨多次失敗。在多次失敗的基礎(chǔ)上，小組成員積極整合各種方案的閃光點(diǎn)，最終選擇在螺桿的底部加橡膠的方法，解決了間隙問(wèn)題難以把握的難題，從而也從另一個(gè)角度詮釋了科研方式的多樣性，即一條路走不通，可以開(kāi)辟多條道路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)目的。

在調(diào)試功能以及解決問(wèn)題的過(guò)程中，一定程度上培養(yǎng)了學(xué)生其發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，并從失敗教訓(xùn)中不斷吸取經(jīng)驗(yàn)，復(fù)盤總結(jié)的能力，而且整個(gè)過(guò)程提升了團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，也增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維力。

3.項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的效果和意義

項(xiàng)目經(jīng)過(guò)半年多地研發(fā)，進(jìn)展順利，研究成果達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，項(xiàng)目組成員綜合素養(yǎng)得到了提升。

3.1 知識(shí)學(xué)以致用，掌握科研思路與方法

通過(guò)本次項(xiàng)目，學(xué)生能夠?qū)⒄n堂上所學(xué)的理論知識(shí)有機(jī)融合到項(xiàng)目實(shí)際需求中[2]。參加項(xiàng)目之前，學(xué)生學(xué)到的只是簡(jiǎn)單的理論知識(shí)，相應(yīng)的實(shí)踐技能以及解決生活實(shí)際問(wèn)題的方式方法掌握不足，遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)無(wú)從下手，缺乏思路，而且個(gè)人主義風(fēng)氣較重。做事完全沒(méi)有章法、沒(méi)有計(jì)劃，基本處于任性散漫的程度。因此在項(xiàng)目實(shí)施初期，大量工作需要完成，這些工作需要足夠的耐心和毅力，小組成員很多不知所措。這就造成了項(xiàng)目一度中斷的情況。隨著科研套路理論的不斷教導(dǎo)和培養(yǎng)，小組成員做事有章法，有依據(jù)，實(shí)驗(yàn)方案也有很大的起色，遇到問(wèn)題也不慌亂，積極地思考和解決問(wèn)題。項(xiàng)目開(kāi)展期間，小組成員積極地進(jìn)行文獻(xiàn)資料收集與整理，力學(xué)及三維模型建立，理論數(shù)據(jù)分析計(jì)算、實(shí)驗(yàn)調(diào)試驗(yàn)證等規(guī)范流程的培訓(xùn)和實(shí)踐，摒棄了以往無(wú)從下手、做一步算一步的不良習(xí)慣，科研素養(yǎng)有意識(shí)初步建立。通過(guò)一系列的指導(dǎo)和培養(yǎng)，小組成員科研的積極性大幅度提高，做事效率以及實(shí)驗(yàn)方案的準(zhǔn)確性也大大提高。

3.2 團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)增強(qiáng)，團(tuán)隊(duì)素養(yǎng)提升

項(xiàng)目開(kāi)展初期，項(xiàng)目組成員需要對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行規(guī)劃，構(gòu)建任務(wù)脈絡(luò)，項(xiàng)目組成員各盡其責(zé)，責(zé)任到人，培養(yǎng)其責(zé)任心及團(tuán)隊(duì)意識(shí)，項(xiàng)目組成員根據(jù)各自分工，合理安排時(shí)間攻克各自任務(wù)，并積極開(kāi)展互幫互助，通過(guò)小組討論、頭腦風(fēng)暴集思廣益，尋求解決方法。3D 制圖能力欠缺，安排專人積極學(xué)習(xí)；移動(dòng)升降桌創(chuàng)新不足，全員參與探討并取得一致；整體系統(tǒng)項(xiàng)目中遇到棘手問(wèn)題，安排專人解決，攻克不了，發(fā)動(dòng)組員組織資源解決。通過(guò)項(xiàng)目的全方面深入合作，團(tuán)隊(duì)成員協(xié)作的能力大幅度提升，關(guān)系更加融洽，團(tuán)隊(duì)合作精神得到傳承[3]，為以后激烈的職場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。此外，項(xiàng)目組成員有效地溝通，互相協(xié)調(diào)，共同進(jìn)步。小組成員在項(xiàng)目的開(kāi)展中不斷磨練和超越自己，學(xué)習(xí)了更多的新知識(shí)，也提升了個(gè)人綜合能力。

3.3 學(xué)生知識(shí)視野開(kāi)闊，思維得到發(fā)展

智能移動(dòng)升降桌開(kāi)發(fā)項(xiàng)目是面向大學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練實(shí)踐，在項(xiàng)目實(shí)施中項(xiàng)目成員不僅要深入了解項(xiàng)目的研究背景，確定項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)，還要通過(guò)各種渠道，搜集國(guó)內(nèi)外智能桌子設(shè)計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r以及技術(shù)參數(shù)學(xué)生的視野得到廣泛拓展，搜集信息的能力得到提高，思維創(chuàng)新能力得到全面發(fā)展[4]。項(xiàng)目的開(kāi)展，需要項(xiàng)目組成員運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，從而進(jìn)一步拓展了知識(shí)的深度及廣度。項(xiàng)目成員通過(guò)與指導(dǎo)教師定期交流，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)方向的準(zhǔn)確性得到保證，同時(shí)通過(guò)交流，教師會(huì)將開(kāi)發(fā)思路、實(shí)驗(yàn)方法以及數(shù)據(jù)分析方法傳遞給學(xué)生，學(xué)生從中受益良多[5]。

4.結(jié)語(yǔ)

大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目的開(kāi)展，加深了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解與領(lǐng)悟，促進(jìn)了其理論聯(lián)系實(shí)際的能力，學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力得到顯著提升。其次，項(xiàng)目的開(kāi)展，培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范的科研方式方法，避免了盲目性，并在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化改進(jìn)科研套路，最后創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，使得學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)得到加強(qiáng)，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。