三维数字化创新大赛参加者 杨凯才

今天，在第18届全国三维数字化创新设计大赛低空无人机设计仿真与竞技专项赛的备赛征程中，我们团队围绕核心任务——无人机负载夹爪装置设计，终于啃下了 “硬骨头”，迎来了期待已久的阶段性突破。

该赛道需要我们完成无人机数字化创新设计，具体为设计无人机负载夹爪装置，要求通过3D打印设备制作该夹爪装置实物，使其能实现抓取并承载1kg投掷物。其中，最大的难题在于设计一个符合无人机高度要求、能成功完成夹取任务的夹爪。作为一名机械学子，结构设计无疑是对我能力的检验。前期，我们团队搜集了二十多篇无人机夹爪相关的参考文献，从机械传动原理到材料选型，逐一梳理关键技术点，并与指导老师一起讨论，最终确定初版方案：采用齿轮传动，通过两个对称爪子实现夹取动作。

确定方案后，我立刻用SolidWorks建模。从齿轮模数计算到爪子开合角度模拟，每一个参数都反复校验，生怕出现偏差。建模完成的那天，我抱着电脑跑到3D打印实验室，看着打印机层层堆叠出零件，心里满是期待。组装好后，我们迫不及待地进行测试，可现实却给了我们一记重击。这个结构的竖直行程太长，不仅让爪子伸展宽度不足，整体长度也超标，即便偶尔能夹住1kg的沙包，成功率还不到30%，完全达不到比赛要求。

我把初版夹爪拆解开，对着零件逐一分析问题：齿轮传动虽然结构简单，但单对齿轮驱动的爪子，在有限高度内很难兼顾行程与开合范围。队友提出改用齿轮齿条传动，我眼前一亮——齿轮齿条能将旋转运动转化为直线运动，或许能缩短竖直行程。我们顺着这个思路继续优化，最终确定“平台带动四个夹爪”的结构：用一个传动平台连接四组夹爪，通过齿轮齿条驱动平台升降，带动爪子同步开合。同时，把爪子末端改成铲状，这样在竖直行程较短时，也能稳稳托住沙包；还在爪子上半部分加装了护栏，防止夹取过程中沙包掉落。

就这样反复调试了五版，今天终于迎来了成功——优化后的夹爪在无人机高度限制内，不仅能轻松夹住1kg沙包，连续测试20次，成功率达到了100%。

看着夹爪稳稳完成夹取动作，之前所有的熬夜和挫败都烟消云散。接下来，我们要抓紧时间完善设计方案和答辩材料，期待在省赛中取得好成绩！