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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:基于仿生结构与智能传感的高速公路警示路锥
学校名称:兰州工业学院
参赛队伍:开拓者——苍穹
队伍编号:226714
参赛学生:张一非 贾鹏博 祁誉康 王瑜  
指导老师:杨赓 史志成  
投票日期:2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

本项目旨在研发一款融合生物形态学与智能传感技术的新一代智慧警示路锥,以解决传统路锥识别率低、功能单一缺乏交互性等问题。它不仅仅是一个静态的障碍物,更是一个能够主动感知、智能决策、动态交互的安全卫士,通过仿生设计、太阳能供电、热模拟仿生系统及温度模拟系统,显著提升智能驾驶系统识别率与夜间行车的安全性。能从根本上提升高速公路主动安全防护水平,符合交通强国战略对智慧交通与安全保障技术的迫切需要,自适应喷水系统可根据环境粉尘浓度自动启动,实现施工区域降尘净化,拓展了传统路锥的功能边界,推动交通警示设备向智能化、人性化方向发展,具备较强的工程化与市场化潜力
   主要的研究内容有

(1)生物仿生技术的研究:

①形态仿生:模仿4-6岁儿童的体型比例(总高1200mm),设计路锥的整体轮廓和关节结构;利用人类对生物形态的本能识别优势,提升在复杂交通环境中的视觉注意力和心理警示效果。

②感知仿生:在人形仿生路锥躯干部分利用温度模拟系统实现表面温度维持36±1℃,模拟人体皮肤温度。

 

③功能仿生:将CIGS太阳能板与头部曲面贴合,模拟生物表皮功能一体化;研究利用热循环系统,使太阳能余热维持表面温度。

(2)智能感知技术的研究:

传感器选型与布设:毫米波雷达(用于车辆检测与测距)、红外热释电传感器(用于生物感知)、三轴加速度计(用于碰撞监测)以及空气质量监测仪(测PM2.5),并优化其在路锥躯干和内部的布局方案。

数据融合与决策控制:开发基于嵌入式平台STM32的数据融合算法与控制系统,研究如何对不同传感器的信号进行协同处理,以精准区分车辆接近、人员路过、碰撞事件等不同场景,实现智能决策。

 

多模态交互触发:研究传感器数据与LED警示、语音提示、温度模拟等输出模块的联动逻辑,实现从感知到交互的无缝衔接。

(3)热模拟仿生系统

①将太阳能转化与人体温度模拟结合,通过微型热水泵循环系统维持躯干表面32℃左右温度,使智能驾驶系统的热成像识别率提升至97%。

②太阳能板余热利用:发电过程中约50%能量转化为热能,通过导热硅胶传递至储水系统25℃环境下,躯干表面温度维持 36±1℃(模拟人体皮肤温度)。

4可持续能源管理的研究:

高效光电转换技术:利用柔性太阳能板与路锥仿生曲面的贴合技术,最大化受光面积和光电转换效率。

智能能源管理策略:研发基于MPPT(最大功率点跟踪)算法的太阳能充电控制器,实现对锂电池组的高效、安全充放电管理,并研究不同工作模式下的动态功耗分配策略。

 

 

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