净化地铁空气的磁性过滤器

改造寒旱区户厕条件

能进行鼠标操作的软体假肢手

多功能智能指环……

4月27日、28日

清华大学第42届“挑战杯”

学生课外学术科技作品展举行

领异标新 不断进取

近300件学生创新作品

80余件实物作品、3项现场赛事

引得众多师生校友驻足参观

清华大学第42届“挑战杯”学生课外学术科技作品展

“挑战，是一种信仰！”一簇簇科创星火在水木清华汇聚。在这里，“挑战杯”既是一场科技盛会，也是一片连接创意、创新、创业的广阔舞台。

本届“挑战杯”主赛道共评出109项获奖作品，其中特等奖6项、一等奖10项、二等奖30项、三等奖63项。民生赛道专项赛共评出7项获奖作品，其中一等奖2项、二等奖2项、三等奖3项。未央书院凭借出色表现摘得“挑战杯”桂冠。

2024年是新中国成立75周年，同时也是落实教育强国建设战略部署、全力推进学校高质量发展的关键之年。围绕《清华大学2030创新行动计划》，学校推进实施大学生“追光计划”，在宇宙科学、高性能计算、生命健康等重点领域培育支持“天格计划”“超算”“细胞机器人”等高水平学生科创团队。

过去一年，学校在“大学生学术研究推进计划”和SRT等基础上，依托国家自然科学基金青年学生基础研究项目和北京市自然科学基金本科生“启研”计划，实现学生自主科研的累进支持。

此外，清华大学也一直鼓励学生积极关注民生福祉问题，努力以科技创新赋能社会发展。在本届“挑战杯”科创竞赛中，第一次设置了民生赛道专项赛，为解决社会民生问题贡献更多清华力量。

亮点方案速览01

“地铁中空气成分复杂，存在吸入危害健康的含铁颗粒物的风险，如何应对？”由建筑学院申报的项目致力于设计一种新型的磁性过滤器，填补该领域的技术空缺。

“重金属颗粒物被吹到站台上，吸入乘客的肺中，在无形中可能会危害乘客的健康，而我们希望对此有所改善”，采用理论推导、CFD模拟与制作样机实测相结合，整合技术创新、反复迭代模型，并对具体参数进行精细优化，项目组的成员们设计出低阻高效、能自动清洁的磁性过滤器。最终成果显示，旋风式磁性过滤器对于含铁颗粒物的吸附效率很高，从已有文献磁性过滤器大约10%-50%的效率，提升到了95%，并且能耗较低，满足节能需求。

项目展示

亮点方案速览02

寒旱区户厕用水不便、冬季上冻、使用清掏成本高？随着我国城乡经济发展，农村居民生活水平日益提升，厕所这件事关民生福祉的“小事”日益受到关注重视，同时“厕所革命”也是实施乡村振兴战略、改善农村人居环境的重要工作之一。

针对传统农村旱厕存在粪便暴露、清洁不便、夏季蚊蝇多、冬季使用体验差、处理不达标、地下水污染风险等问题，民生赛道代表项目通过太阳能、风能等被动式技术，在保证如厕体验的前提下，实现低成本改善农村户厕冬季上冻问题，同时提高了粪尿减量化处理效率、达到无害化要求、减少了清掏频率，进一步降低使用维护成本，此外通过对排气系统的设计可实现冬季厕间补温、夏季高效通风的效果。方案遵循人本设计、生态优先的原则，该系统可极大改善农村家庭如厕体验，可广泛应用于干旱、寒冷、下水管网施工难度高等用水不便农村地区。

项目展示

亮点方案速览03

“通过我们的设计，假肢手也有望能操作鼠标了！”

融合机械工程、计算机等学科，针对上肢截肢者无法操作计算机鼠标的问题，“面向鼠标操作的软体假肢手”团队研制出一款基于表面肌肉电信号传感器的软体假肢手。基于绳驱手指和同步带实现掌内操作，通过软体夹爪设计实现稳定抓握；利用神经网络分类器将肌肉电信号映射为操作意图；采用后处理算法简化操作流程，提高操作效率和自然性与现有技术相比，该假肢手充分利用截肢者残肢末端的运动能力，在模拟人手操作鼠标动作的自然性、控制的准确性以及用户操作的便捷性方面均有显著进步，提高了截肢者的计算机操作能力，具有重要的科学和应用价值。

项目展示

亮点方案速览04

“尝试挥挥手，就能完成文本输入！”

“基于惯性传感的多功能手势交互智能指环设备”项目，整合了指环节能、高精度、成本效益和便携性等关键特性，实现了命令输入、目标选择、文本输入的三项人机交互基本功能。通过识别挥手、握拳等 17 个常用手势，项目团队实现了低算力、低功耗条件下的手势识别，令准确率大大提升。

项目展示

赛事中，青年学子紧跟时代技术需求将自身所学知识和实践相结合，培养锻炼了发现问题、提出思路、攻克难关的研究能力。他们自主探索前沿科学问题，主动“向科学要答案、要方法”。赛课结合的推进，也更加深入地挖掘了地方应用场景、企业技术平台，引导着学生“真刀真枪”做科创。

从1983年至今

“挑战杯”已然成为

清华校园活动中不可或缺的一部分

四十余载

清华大学逐步探索建立了

以“挑战杯”为龙头的

学科赛事体系和科创育人平台

形成了“全过程累进支持、全方位资源匹配”的

创新人才培养体系

创新不息 追梦不止

“挑战杯”激励了一代代清华学子

点燃学术理想 锚定科创高峰

而在第42届的赛事中

园子里的挑战者们

也再次刻下一笔笔青春的印记

文 | 江盛盈

摄影 | 杨艳宾 

素材来源 | 校团委

排版 & 编辑 | 江盛盈

责编 | 苑洁

审核 | 许亮