江苏教育新闻网讯 （通讯员刘瑶 黄鸣阳）PID算法的机械展示教具，基于空气成像的教学投影设备，仿人自行车骑行结构……近日，在刚落下帷幕的江苏省第五届大学生机械创新设计大赛中，南京航空航天大学的学生团队取得优异成绩，并以他们的设计作品为课堂带来创新教具。

PID算法教具：直观展示抽象的控制学原理

“我们的设计共分成两部分。一部分是纯机械的原理性的展示，用一根杆加上两根弹簧以及一块板子构成的，通过等效处理的方法，让这些最直观的东西展示控制学原理；另一部分则是通过控制学原理做的一个多旋翼飞行器的展示教具，它通过PID这个算法进行控制，利用一个蓝牙通讯模块把飞行器跟电脑连接起来，再通过在线的调整PID参数以很直观的展示出PID控制的效果。”设计团队的李佳璇同学这样介绍他们的设计作品。

提及作品的最初来源，李佳璇表示，自己在上《现代控制工程技术》这门课的时候，感觉PID这个控制算法有点太抽象了，不是很好懂。而且现在很多专业都开设了控制类的课程，PID算法又是控制类课程中一定会涉及到的的一个东西，所以他当时就想能不能通过这个东西做出一个辅助教学的东西出来，帮助大家学习。

据悉，PID算法教具不仅可直接应用于航空院校的控制理论基础教学，还能在经过比较深层次的软硬件扩展后应用于较高学术水平高层次科教领域。

空气成像教学投影设备：构筑“幻梦课堂”

“海市蜃楼”是一种十分神奇的自然现象——在沙漠或者大海之上产生出物体的形象。在此次大赛中，由南航大三同学组成的“绎奇”团队将这种不需要屏幕就能在空气中产生幻象的奇观展现在了观众眼前。

在作品展示中，只见操作人员调整着一个小箱子，不一会就有一阵阵雾气弥漫。一张清晰的影像出现在水雾之中，不停变化，前一刻还是一朵朵向日葵，后一秒就变成一幅山水画。展品引来众多观众驻足，啧啧赞叹。“绎奇”团队的队长莽原介绍：“基于空气成像的教学投影设备由激光投影仪与空气幕两个部分组成，空气屏幕是整个设备核心环节，设备内部的超声波雾化器工作后使加入箱体内的水产生雾气，外部的空气泵向箱体内部压入空气在箱体内部按照比例混合后由于箱体内外的气压差从喷口处喷出，形成形状固定、速度较快的混合气流，气流中带有的水分子在激光投影仪的照射下让光线在混合气体表面产生漫反射，这样人们就能在没有屏幕的空气中看到固定的影像了。”

据悉，空气成像的教学投影设备利用光的漫反射，空气流动的仅仅是课本中学到的简单物理现象，但实际运用效果明显。据莽原同学介绍，此类教具也可推广到空气屏幕，根据教学需要调整大小，而且空气成像的梦幻效果缩短了课堂上虚拟与现实之间的距离让同学们在课堂上接触课堂之外的精彩食物，达到构筑“幻梦课堂”的目的。

仿人自行车骑行结构：可应用机械原理教具、亦可做新型电动车

据了解，骑行结构是机械结构中最基础、最简单的四杆机构，经过巧妙的组合来实现仿人动作，是利用仿生学原理，实现纯机械的仿生。而且他们采用双人骑行自行车，用真人和机器人对比展示的方法，使展示效果更加形象生动。

团队的孙青松同学表示，他们几个队员都比较喜欢骑自行车，于是就想，能不能用机械原理中简单的机构实现模仿人体骑行自行车呢？于是他们就开始找老师查资料，最终他们用两个最简单的两杆机构做出了一个会骑自行车的小机器人。他们把机器人装在一个双人骑行的自行车后座上，同时前边可以坐人，掌握平衡和方向。

据悉，仿人自行车结构既可作为四杆机构的课堂展示教具，而且还可以进行二次开发加入自平衡及避障系统实现无人控制的载人自行车，同时也可以通过腿部运动帮助残疾人进行康复活动。

编辑：沈大雷