基于仿生原理设计的群墨研磨器

湖南省隆回县桃洪镇东方红小学

作者：肖轶杰  刘人玮  王思尧

辅导教师：伍冬云  刘春艳

项目简介

1、项目摘要：在中华传统书画创作过程中，研墨是一项重要的环节，它对运笔的流畅、颜色的调节以及作品的质量都具有重要的影响。本项目在观察分析研墨机理的基础上，利用仿生学原理设计出一种具有均匀研墨、高效研墨和自动研墨的书房新器具。新型群墨研磨器的使用不仅解放了人们的手工研墨作业，提高了研墨的效率和质量，而且对提升人们对中华传统书画文化的兴趣具有一定的促进作用。

新设计的研墨器主要由微型电机、传动构件、墨块夹头、砚台、注水头以及底座等零部件组成。启动电机后，墨块相对砚台作圆周运动，注水头进行间歇注水，从而使墨粒分离并融入水中，形成书写需要的墨汁。

本项目的创新点在于：（1）变单墨块研墨为多墨块（群墨）研墨，提高了研墨的工作效率；（2）在实现关键性的均匀研墨性能要求方面，采取了三种措施：一是让墨块作匀速圆周运动；二是设置球关节（球饺）增加运动柔性；三是设置弹簧在墨块与砚台之间形成力锁合，并对墨块磨损进行补偿；（3）采用碰撞式间歇注水，方法简单可靠。

2、发明背景：给爷爷磨墨产生发明一款用机械代替人工磨墨机器的创意，提出本课题。

3、设计目的与思路：在仿生观察分析的基础上设计一种均匀磨墨、高效磨墨、自动磨墨的书房新品。并能科学解决墨块研磨过程中不断消耗的问题和自动加水问题。

4、研究过程：①观察生活发现问题；②方案设计；③样品制作；④试验。

5、科学方法与原理：缺点例举发、移植法、组合法，电学原理、仿生学原理等。

6、创新点同上。

7、通过互联网检索并整理出查新报告，他人没有同类研究。

8、进一步艺术化设计，满足推广的需要。

9、肖轶杰负责电子部分的设计与制作，刘人玮绘画水平高，文章写得好，负责绘方案设计图和整理文本材料，王思尧车技不错，负责购买材料和向木工电工师傅的请教与咨询。

免匙牛奶派送箱系列

福建省福安市逸夫小学

作者：钟正航

辅导教师：陈丹  苏碧莲

项目简介

在一次“状元360行”的介绍劳动者电视节目中我看到送奶工每天拿着成串钥匙到每家送奶，为了赶在早餐前送上新鲜的牛奶，他们早上4点左右就要开始送奶。每天400多份牛奶的工作量，因为每家牛奶箱配有不同的独立钥匙，所以送奶工要携带和送奶份数相同的钥匙，到每个派送点后，找出对应的钥匙开门、放奶、关门，将全部牛奶送完需要近4个多小时，非常辛苦。因此，我研究目的是为了研制出一种方便、高效、安全的牛奶派送箱，为城市底层的劳动者创造更好的工作环境。

本设计是一种新型的物品派送箱系列，包括普通牛奶派送和玻璃瓶牛奶派送两种。利用巧妙的箱体结构，派送员无需使用钥匙就能派发物品，避免了携带大量钥匙的麻烦，主人则用钥匙开箱取物，箱内物品无钥匙不能取出，方便、安全，为劳动者的工作和城市生活带来便利。

本课题创新点是：1、放奶口应用独特齿槽结构，可重复放入牛奶又无法从齿槽放奶口取出，结构简单、牢固安全、防雨防尘。2、送奶工不用携带钥匙，既方便工作又提高工作效率。主人钥匙私有，他人无钥匙，避免送奶工钥匙丢失引起的牛奶丢失事件。3、整箱结构紧凑，不过多占用安放空间，为批量安装提供条件。4、放置奶瓶时，奶瓶不会破损，结构牢固，不易被破坏。5、可以放入多个奶瓶，而且不受奶瓶形状的限制，侧面开口的锁门是纵向开、关，避免现有奶箱开门时，奶瓶掉出。6、上面放奶口和侧面放奶口两种奶箱设计，满足各区域各种奶产不同的投放需求。

和普通牛奶箱对比，使用本产品放奶时间可节约送奶工平日所耗时的80%（经过送奶工现场测试，普通钥匙开启式派送箱单次平均投放时间为20秒，本项目样品的测试结果为单次平均投放时间3秒）。是城市送奶工提高工作效率的好帮手。

扇形扑克牌架

云南省昆明市盘龙区金康园小学

作者：陈奕蓉

辅导教师：周佳泉

项目简介

1、项目摘要：扇形扑克牌架帮助初学者或老年人游戏。

2、该项目的选题是怎样确定的；用两副甚至多副扑克牌游戏时，初学者及老年人拿牌时容易掉牌、错看、漏看牌。

3、设计(或研究)该项目的目的和基本思路；开发一种工具帮助人们拿牌，方便人们分花色装牌，既容易拿住牌，又能轻松看牌。作者运用扇形骨架的伸缩性把扑克牌分为四个扇区，又能随意活动。

4、该项目的研究过程；2012年8月4日，选择固定架子放牌（横向）。结果发现影响游戏者的视线，放弃该方案。2012年8月7日，选择固定架子放牌（纵向）。牌放不稳妥，经常从牌架上掉下来，放弃该方案。2012年8月13日，选择扇形活动架子放牌。由于可以活动，每次只看一个扇区的牌，就解决了视线被遮挡的问题；牌是横向放置，也不容易掉下来。但同时打开两个扇区后，靠边的扑克牌由于角度旋转太大还是掉了下来。改进：在一开始粘合的时候，左边的扇区右斜，右边的扇区左斜，这样打开以后由于旋转反而对原先的倾斜角度进行了一个合理校正，更趋于水平。

5、该项目应用了哪些科学方法、科学原理；该项目应用了替换法，把扇子的扇骨替换为扇形扑克牌架的骨架。还应用了旋转原理，即各个扇区都能依靠扇骨围绕中心点作圆周运动。

6、该项目的主要贡献(创新部分)；既能把扑克牌轻松地分花色装进扇区内，又能活动自如地显露或隐藏扑克牌。有效防止掉牌、看错牌等情况的发生。

7、他人同类研究的情况调查；（1）一些厂家也生产了一些所谓“扑克牌架”，但这种产品并不具备游戏中的扑克牌架功能，充其量只是一种“扑克牌座”。（2）一些高档娱乐场所在游戏中为客人提供了服务员来充当“扑克牌架”，但这样的服务不是普通消费者能够享受的。

8、进一步完善该项目的设想；再在扇骨与纸盒之间装上连动杠杆随时调节四个扇区的倾斜角度，将保证该扑克牌架在正常使用时不会掉牌。

便携式茶叶采摘器

湖南省沅陵县鹤鸣山小学

作者：罗当

辅导教师：张春晓  陈芸

项目简介

本作品是由微型弹力剪刀和一截圆柱形管道相结合制作而成的茶叶采摘头，与输叶管、储叶箱组合成便携式茶叶采摘器。

1、选题背景和思路：我的家乡沅陵盛产茶叶，在考察茶场时，了解到茶叶生产过程中，茶叶采摘特别重要，它关系到茶叶质量和产量。毛尖，银毫等名优茶对鲜叶嫩度要求高，一般是采摘茶芽或一芽一叶，因此只能用手工采，这种采摘标准，花工夫，产量不多，季节性强。手工采摘的嫩芽还会受到手心温度的影响导致叶茎黄化，降低茶叶质量。为了抢季节，采茶时节需雇请大量的采茶工，看到人们摘茶叶时工作十分辛苦且容易磨破手指的皮，我就想研制一种能提高采摘效率，还能保持茶叶的鲜嫩，同时还有效的保护手指的茶叶采摘工具。

2、设计方案：设计制作一种茶叶采摘头。由采摘管和微型弹力剪刀组成，代替手完成采摘，避免嫩芽与手的接触，减少体温对嫩芽的影响和降低对手指的伤害，手指轻轻一按按钮，即可剪断芽茎，摘取茶叶，茶叶顺着输送管下滑至储叶箱。

3、研究过程：①制作：按照设计方案找来了一小截ＰＶＣ管，在管口上锯了一个“Ｖ”字型，并将刀片固定在“Ｖ”字型开口处，制作出了茶叶采摘头。②测试：测试过程中发现原来设计的采摘头在采摘茶叶时，由于叶茎细嫩柔软，刀片很难抵住叶茎，导致割不断，经过反复思考实验，最终确定将刀片改成带有弹力的剪刀，我再次拿着采摘器对准嫩叶轻轻一按，嫩叶很快就被剪下了，我制作的茶叶采摘器终于成功了。4、创新点：①设计的采摘器采摘茶叶时与手心分离，避免了因人体温度导致嫩芽水分蒸发而黄化，提高茶叶质量。②用弹力剪刀和开有“V”字形口的圆管组合代替手，方便快速采摘茶叶并通过连接管进入储叶箱中。③采用剪刀剪下的嫩芽截面小平整，可减少水分蒸发，提高茶叶鲜嫩度和采摘质量。

5、科学原理和方法：运用创新性原则和相关知识，结合需要设计出体积小、结构简单、使用方便的工具。运用了斜面、弹力、力学等知识和原理。