第四届中国大学生起重机创意大赛决赛于2019年8月23-25日在大连理工大学举行。本届大赛吸引了30余所高校、近100个作品参赛，包括专家评委、企业代表、参赛师生、志愿者服务等各类人员总数达600人，大赛规模为历届之最。本届大赛由中国科协主办，中国机械工程学会物流工程分会、大连理工大学承办，旨在加快培养创新创业人才，持续激发学生创新创业热情，展示创新创业教育成果，搭建大学生创新创业项目与社会资源对接平台，探索加速培养有创新思维、创业能力的大学生的方法和途径，已成为“中国大学生机械工程创新创意大赛”系列赛事中重要赛事之一。目前，陆续有参赛院校公布了参赛作品，让我们一同期待他们的精彩表现。

第四届中国大学生起重机创意大赛 校内赛

包起帆教授指导学校起重机大赛创新驱动发展，人才引领未来。为鼓励广大青年学生投身科技创新工作，进一步激发高校学生的科研热情，提升高校学生的专业认同感和专业技术能力，根据第四届中国大学生起重机创意大赛组委会相关要求，武汉理工大学组织进行了第四届中国大学生起重机创意大赛武汉理工大学选拔赛，选拔赛由物流工程学院负责承办。武汉理工大学选拔赛于2019 年3 月开始进行报名预选工作。为更好服务学生科技创新，帮助学生理解、解读大赛命题，学院依托武汉理工大学港口协会组织开展了大赛命题解读、起重机知识讲解、软件培训教学、专家指导等工作。在此期间，校赛组委会特意邀请了武汉理工大学杰出校友“改革先锋”包起帆教授，为同学们进行现场指导。4 月27 日，武汉理工大学选拔赛完成作品初审工作，共计有24 支队伍进入初赛答辩。5 月22 日，初赛答辩顺利完成，最终荣获一等奖的6 支队伍入围校内决赛。这6 支队伍的作品分别是“三轴变位起重机”、“悬挂式运输轨道起重机”、“D 形轨道变姿式起重机”、“龙门式旋转平台避障起重机”、“双桥异爪精准搬运起重机”、“车体悬臂式起重机”。7 月15 日，为帮助同学们进一步完善作品，校赛组委会邀请了学校港口机械领域的专家为决赛作品的机械结构、电控方案、整体布局和核心创新点等方面进行详细分析和指导，深入挖掘作品特色，制定未来工作计划。7 月30 日下午，校内选拔赛决赛于武汉理工大学物流工程学院大学生创新创业基地举行。评委根据每个作品的设计理念、结构特点、控制策略和创新点等方面进行了评审。经过激烈角逐，最终由“车体悬臂式起重机”领衔的5 只队伍成功出线，获得国赛推荐资格。至此，第四届中国大学生起重机创意大赛武汉理工大学赛区选拔赛顺利落幕。梦在前方，路在脚下。第四届中国大学生起重机创意大赛即将到来，武汉理工大学师生必将敢破敢立、担难不弃，发扬高校学生勇于创新、勇立潮头的科研创新精神，凝聚共识，团结协作，精益求精！力争在本次竞赛中赛出水平、赛出风格！也同时祝愿这5 支队伍能够代表武汉理工大学在全国大学生起重机大赛中取得优异成绩！

学生参赛作品

夹吊堆存一体式起重机的设计理念来源于岸边集装箱起重机和AGV 智能小车，结合了两者的特点并对抓取机构进行了设计，可同时实现夹取、堆存和搬运货物的功能。本作品核心技术主要体现在新型抓取机构设计与传感器的合理配置。

1、新颖的抓取机构

抓取机构采用双曲柄滑块机构，将舵机的转动转换成双滑块在直线导轨的对称运动，从而实现抓手夹板的张合，结构简单，抓取稳定可靠，容错率高。抓手夹板采用U 形结构配合防滑材料有效避免了货物在抓手移动过程中的周向晃动和滑动问题。同时起升机构的设计中采用了碳纤维防摇杆和直线轴承，大大减少了货物夹吊时的摇晃，解决了传统吊钩吊货不稳定的问题。2、精准的定位策略在实现自动化的过程中，传感器的合理配置保障了起重机的稳定夹货及精准过障:（1）利用限位开关及光电传感器，实现了双轨小车在悬臂上的定点定位，可以准确确定货物在大车上的堆放位置；（2）利用超声波测距模块非接触式测距，实现了抓手与货物上表面距离的精准控制，保证了每次抓手都能下降到合适的夹取位置；（3）利用色标传感器对颜色识别，实现起重机过障及放货时的快速对准。3、稳定的整机运行本作品的硬实力主要是框架结构和抓手结构的稳定可靠，保障了过障及放货时货物的稳定。同时在搬运货物时多为单自由度的运动，操作简单，运动精度容易保证。在校赛中，机器的表现较好，在2 分50 秒完成了货物的搬运任务，在重量上，机器质量为6.9 kg。4、材料与造价由于本作品采用了悬臂结构，在充分考虑了悬臂平衡和强度问题后，采用了强度较好质量相对较轻的1 515 铝型材来搭建框架，抓手的主要零件采用亚克力板与角码拼装，少数连接件采用3D 打印使其满足特殊连接要求；采用直线导轨来实现双轨小车的运动，采用麦克纳母轮来实现大车的运行。整个机器结构简单，多数零件为标准件，造价在2 500 元左右；由于采用了铝型材，连接非常方便搭建难度较低。

为解决港口码头中障碍物阻碍起重机作业过程的问题，项目组设计了一种智能精准避障的悬挂式轨道运输起重机。整机机械系统包括起升机构、变位机构、抓取机构和行进机构。整机核心技术为 “C 型”运输轨道结构的设计和物联网模式的控制技术，可实现精准避障，运行过程安全、稳定、自动、高效。

1、技术要点

（1）机械创新设计：创新设计起升机构中的“C 型”滑轨机构，巧妙利用滑轮组实现单电机控制悬挂式“C 型”运输轨道整体起升，实现连续运输精准避障；抓取机构中双三角形的防摇轮组机构使抓取稳定定位精准。

（2）智能控制技术：以Arduino 单片机为主控芯片，通过蓝牙模块连接，利用手机APP 发送指令控制整机运行。运用红外测距传感器与模拟灰度循迹寻线传感器控制轨道与整机的定位停止，增加定位的准确性，保障运行的安全性。

（3）科学分析方法：对轨道关键部位进行ANSYS静力学分析与ADAMS 动力学分析，将结果插值拟合，确定变位机构中凯夫拉纤维线的受力并计算两差速电机的转速，提高吊具变位的稳定性。

2、校内选拔

整机重量为7.9 Kg，实物演示耗时2 分20 秒顺利完成三个货物的运输。

3、应用前景

由于起重机机械结构巧妙，装配设计合理，运行控制稳定，针对比赛要求复杂的场景能顺利搭建，且通过智能控制现场发挥稳定性良好。整机价格在3 350 元左右，具有极高的经济性。这种悬挂式轨道运输起重机在港口码头中可适应不同场景更改模式巧妙避障，具有良好的应用前景。

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