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2015年3月10日，全球著名二維、三維、傳媒娛樂(lè)軟件公司——歐特克（Autodesk）公司第五屆國(guó)際交流會(huì)（Panorama/Bootcamp）在中國(guó)上海同濟(jì)大學(xué)盛大召開(kāi)。作為這所全球財(cái)富五百?gòu)?qiáng)企業(yè)所創(chuàng)立的一項(xiàng)全球性的數(shù)字化設(shè)計(jì)盛會(huì)，這是該項(xiàng)活動(dòng)首次來(lái)到中國(guó)大陸，此前四屆分別在中國(guó)香港、美國(guó)、馬來(lái)西亞和新加坡舉辦。本屆活動(dòng)云集了來(lái)自中國(guó)大陸、中國(guó)臺(tái)灣、日本、韓國(guó)、俄羅斯、印度、印度尼西亞、馬來(lái)西亞、菲律賓、新加坡、土耳其、烏克蘭等眾多國(guó)家和地區(qū)的眾多代表團(tuán)隊(duì)參加。

在這些斬獲本國(guó)或地區(qū)的機(jī)械、建筑行業(yè)設(shè)計(jì)賽的總冠軍團(tuán)隊(duì)中，有這樣一支隊(duì)伍，他們略帶武俠色彩的名稱，極具創(chuàng)意的設(shè)計(jì)，吸引了各方關(guān)注和業(yè)界好評(píng)。他們就是北京理工大學(xué)機(jī)械與車輛學(xué)院的“繞指靈狐（Finger Foxes）”，這支團(tuán)隊(duì)?wèi){借其設(shè)計(jì)的巧妙的假肢手指項(xiàng)目，以中國(guó)區(qū)機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)賽總冠軍的身份受邀參加此次大會(huì)。

在世界舞臺(tái)展示北理“靈指”

Autodesk第五屆國(guó)際交流會(huì)為期3天，包含Idol、Hackathon、Interview、Final Presentation等多個(gè)環(huán)節(jié)。在Idol這一“炫酷”環(huán)節(jié)中，要求來(lái)自各國(guó)的優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)展示其作品，北理工繞指靈狐（Finger Foxes）所設(shè)計(jì)的假肢手指項(xiàng)目憑借其縝密的設(shè)計(jì)思路、精致的實(shí)物和妙趣橫生的展示，令在場(chǎng)觀眾稱贊不已，引來(lái)了各國(guó)老師學(xué)生的關(guān)注。

在隨后的Hackathon、Interview、Final Presentation等環(huán)節(jié)中，北理工繞指靈狐（Finger Foxes）按照大會(huì)要求以“可穿戴設(shè)備”為題，使用Autodesk云端交互設(shè)計(jì)軟件“Fusion 360”在10個(gè)小時(shí)內(nèi)完成一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)辯和進(jìn)行最后展示，旨在考驗(yàn)團(tuán)隊(duì)短時(shí)間內(nèi)的創(chuàng)造力和想象力。

面對(duì)挑戰(zhàn)，繞指靈狐（Finger Foxes）團(tuán)隊(duì)圓滿完成任務(wù)。在次日的展示中，其設(shè)計(jì)的視覺(jué)與觸覺(jué)一體的，依托云端大數(shù)據(jù)的教學(xué)、動(dòng)作捕捉手套眼鏡的穿戴設(shè)備套裝（Fox Costume）再次引起了全場(chǎng)稱贊。期間，Finger Foxes團(tuán)隊(duì)接受了上海當(dāng)?shù)囟嗉颐襟w采訪，其設(shè)計(jì)受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。

通過(guò)參加這樣一次世界級(jí)的科技盛會(huì)，北理工繞指靈狐（Finger Foxes）團(tuán)隊(duì)的同學(xué)們學(xué)習(xí)了許多東西，包括用戶端協(xié)同設(shè)計(jì)、游戲化設(shè)計(jì)、依托二維照片進(jìn)行自由建模的快速逆向工程與私人定制等諸多先進(jìn)設(shè)計(jì)理念，這些先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段與創(chuàng)意思路使團(tuán)隊(duì)成員獲益匪淺。除此之外，他們還積極與日本東京大學(xué)、印尼穆罕默迪亞大學(xué)、俄羅斯布良斯克國(guó)立技術(shù)大學(xué)、新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)等各國(guó)大學(xué)生們進(jìn)行了充分的交流，既開(kāi)拓了視野，又結(jié)下了一份國(guó)際化的友誼，這是整個(gè)活動(dòng)中最寶貴的東西。

巧妙構(gòu)思的機(jī)械“靈指”

能在國(guó)際舞臺(tái)上展示北理工創(chuàng)造，并不是一蹴而就的事情，繞指靈狐（Finger Foxes）團(tuán)隊(duì)在此前已走過(guò)了一年多的心路歷程。

“繞指靈狐”這一項(xiàng)目起源于2014年全國(guó)機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽，系國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，由第一代負(fù)責(zé)人——2011級(jí)交通工程專業(yè)王露萱于2014年1月提出了這個(gè)想法。當(dāng)時(shí)，團(tuán)隊(duì)在策劃項(xiàng)目時(shí)，將目光聚焦于最具活力的生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域，結(jié)合自己機(jī)械專業(yè)背景，經(jīng)過(guò)調(diào)研論證加上幾分靈感，最終形成了這個(gè)人體工程學(xué)為大背景的機(jī)械設(shè)計(jì)項(xiàng)目。

隨即，在機(jī)械與車輛學(xué)院科協(xié)的牽頭下，王露萱和2012級(jí)機(jī)械工程專業(yè)的蘇江舟、2011級(jí)裝甲車輛工程專業(yè)柯志芳組成了這支“繞指靈狐Finger Foxes”團(tuán)隊(duì)，并順利完成了第一代手指假肢的設(shè)計(jì)。

第一代手指假肢的設(shè)計(jì)基于一組繩輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，適用于失去任意手指但保留掌指關(guān)節(jié)的殘疾人，通過(guò)撓性傳動(dòng)等機(jī)械設(shè)計(jì)中的簡(jiǎn)單原理，希望通過(guò)殘余斷指的單自由度驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)全套假肢完成抓、握、捏等常用動(dòng)作，并能控制一定的抓握力度。第一代作品提出了包括：指架、支架兩支撐分立，單指設(shè)計(jì)多自由度，使用3D打印制作等諸多全新概念。憑借這款設(shè)計(jì)和在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的出色發(fā)揮，他們一路披荊斬棘，在2014年5月于湖北武漢華中科技大學(xué)一舉拿下了2014年全國(guó)機(jī)械產(chǎn)品數(shù)字化設(shè)計(jì)中國(guó)區(qū)的總冠軍。

而正是通過(guò)這次大賽，比賽贊助商歐特克（Autodesk）公司十分看好這個(gè)前景廣大、簡(jiǎn)潔巧妙的純機(jī)械設(shè)計(jì)項(xiàng)目，并在賽后主動(dòng)聯(lián)系了北理工團(tuán)隊(duì)，表示愿意支持他們將設(shè)計(jì)做成實(shí)物。在2014年11月歐特克（Autodesk）公司還特邀團(tuán)隊(duì)參加了在北京國(guó)際會(huì)議中心舉辦的Autodesk中國(guó)區(qū)AU大師匯，幫助北理工繞指靈狐（Finger Foxes）在機(jī)械設(shè)計(jì)行業(yè)的業(yè)界大會(huì)上進(jìn)行全面展示。

在數(shù)字化設(shè)計(jì)大賽之后，2012級(jí)的蘇江舟同學(xué)接替學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐，成為了團(tuán)隊(duì)第二代負(fù)責(zé)人，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成員們，接力創(chuàng)新，按照參加歐特克（Autodesk）公司第五屆國(guó)際交流會(huì)/訓(xùn)練營(yíng)的更高要求，開(kāi)展了第二代手指假肢的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，他們使用連桿機(jī)構(gòu)代替輪繩機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)手指?jìng)鲃?dòng)，實(shí)現(xiàn)了近指節(jié)搖擺時(shí)的三指節(jié)聯(lián)動(dòng)，使得運(yùn)動(dòng)效果更佳穩(wěn)定可靠。同時(shí)又更大膽地提出了“解放手指全部自由度”的概念，依靠殘余斷指驅(qū)動(dòng)方式，繼續(xù)將支撐結(jié)構(gòu)分為“支架”與“指架”。“支架”作為整套手指的支撐、“指架”作為單根手指的支撐，既可拆卸，又能在同一根手指上設(shè)置多個(gè)自由度，做到最大限度地與人體關(guān)節(jié)相似。在教務(wù)處支持下，項(xiàng)目研究成果已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利。

可3D打印的個(gè)性化機(jī)械“靈指”

繞指靈狐（Finger Foxes）項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)之初就考慮使用“3D打印”進(jìn)行制造，因此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均從“3D打印”的制造特點(diǎn)出發(fā)，實(shí)現(xiàn)加工的便捷化和產(chǎn)品的個(gè)性化。首先，部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一體化，以便制作時(shí)能夠直接“3D打印”成完整可運(yùn)動(dòng)的單指假肢，不必進(jìn)行裝配。依托3D打印技術(shù)，Finger Foxes的設(shè)計(jì)省去了傳統(tǒng)連接件，所有運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)成型于手指外觀之內(nèi)，只要合理得排布機(jī)構(gòu)草圖，即能在軟件中直接模擬出彎曲運(yùn)動(dòng)情景。另外，采取“3D打印”技術(shù)，可利用參數(shù)化模型控制，對(duì)于不同手部大小的殘疾人，只需基于機(jī)構(gòu)草圖進(jìn)行尺寸微調(diào)，就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)用戶的“一對(duì)一”定制服務(wù)。“3D打印”還為外觀建模提供了極大的自由空間，用戶甚至能夠選擇自己喜歡外觀形狀與顏色，由此，假肢也許不再是殘疾人羞于展示部分，未來(lái)的假肢也可以很炫酷。

繞指靈狐（Finger Foxes）項(xiàng)目在2014年暑期完成了二代設(shè)計(jì)后，就使用“3D打印”技術(shù)進(jìn)行了實(shí)物制作。手指主體部分使用SLA工業(yè)級(jí)光固化打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)了一體打印可動(dòng)裝配體的預(yù)想效果，只通過(guò)一次打印直接成形，且連接位置實(shí)現(xiàn)可轉(zhuǎn)動(dòng)的裝配效果，而不是像以往機(jī)械加工出每個(gè)零件，再進(jìn)行裝配。為了實(shí)現(xiàn)這一高難度的精細(xì)加工，團(tuán)隊(duì)認(rèn)真研究制定了合理的裝配公差間隙，并對(duì)打印材料的選擇進(jìn)行了諸多實(shí)驗(yàn)探索，才得到了最佳方案。

在積極攻克“3D打印”的關(guān)鍵時(shí)期，團(tuán)隊(duì)成員都逐漸步入高年級(jí)面臨畢業(yè)，而項(xiàng)目又得到社會(huì)的廣泛關(guān)注，甚至還有不少投資意向。面對(duì)這些創(chuàng)新之外的因素，大家最后達(dá)成一致，繼續(xù)深化提升項(xiàng)目，不為眼前利益所動(dòng)，樹(shù)立更加遠(yuǎn)大的目標(biāo)，要將這個(gè)凝結(jié)心血的項(xiàng)目作為“3D打印”引領(lǐng)假肢也變革的第一步。他們希望自己的成果能贈(zèng)送給真正需要的殘疾人或慈善機(jī)構(gòu)，并通過(guò)公益組織共享傳承，使之“北理工創(chuàng)造”不斷傳播，實(shí)現(xiàn)初心——“我們希望制作一款真正實(shí)用又價(jià)格低廉的手指假肢，讓世人發(fā)現(xiàn)3D打印能夠?yàn)榧僦珮I(yè)從設(shè)計(jì)到制作理念上所帶來(lái)的巨大變革，從而加速這一革命進(jìn)程，為殘疾人盡早帶去福音。”

與幾根手指一年來(lái)的“切磋”，給繞指靈狐（Finger Foxes）的成員們帶來(lái)的遠(yuǎn)不止是一項(xiàng)科技創(chuàng)新，一次國(guó)家級(jí)競(jìng)賽、兩次國(guó)際級(jí)大會(huì)，還有與大型企業(yè)的交流、合作等等這些寶貴的經(jīng)歷，才是同學(xué)們成長(zhǎng)中最有價(jià)值的收獲。

課外創(chuàng)新活動(dòng)雖然會(huì)占據(jù)大量的時(shí)間和精力，也讓他們面對(duì)緊張的課業(yè)頭疼不已，但大家面對(duì)挑戰(zhàn)，勇往直前，未曾后悔。他們很感謝機(jī)車學(xué)院給了同學(xué)們這樣自主發(fā)散思想，實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的環(huán)境，在機(jī)車學(xué)院，學(xué)生創(chuàng)新活動(dòng)向來(lái)在同學(xué)們之間普及度甚高，既有代表性的三大車隊(duì)，又有機(jī)械賽、數(shù)字化設(shè)計(jì)、工程訓(xùn)練賽、先進(jìn)成圖賽等一系列不同風(fēng)格和等級(jí)的競(jìng)賽活動(dòng)，還有創(chuàng)新中心、大創(chuàng)基地、工程訓(xùn)練中心等大量科創(chuàng)活動(dòng)場(chǎng)所，更有學(xué)院團(tuán)委及學(xué)生科協(xié)的統(tǒng)一化管理，越來(lái)越紅火的學(xué)生科創(chuàng)幫助更多的北理學(xué)子走上國(guó)際舞臺(tái)展示“北理創(chuàng)造”。

與幾根手指的“切磋”，讓大家深深熱愛(ài)上了自己的專業(yè)，他們將帶著創(chuàng)新的激情，在人生未來(lái)的挑戰(zhàn)上繼續(xù)勇往直前！