在第十七屆全國大學生創(chuàng)新年會上，由東北大學機械工程與自動化學院趙群超老師指導，秦浩軒、段昱冰、呂智鋒、崔欣欣、夏一凡組成的學生團隊共同研發(fā)的“一種基于仿生的水下柔性推進裝置”獲得“我最喜愛的項目”獎項。這種裝置利用仿生技術，通過借鑒自然界的設計，兼具實用性和功能性，不僅可以為水產(chǎn)養(yǎng)殖提供水質(zhì)檢測能力，而且能在保證清理能力的同時不會對海底生物造成傷害，為廣大水產(chǎn)養(yǎng)殖工作者提供便利。
潛心度三載 堅定鑄信心
洞察生產(chǎn)難題存，創(chuàng)新實踐破迷津。仿生團隊深知水產(chǎn)養(yǎng)殖者面臨的困境：每年因水質(zhì)問題導致巨大損失的案例比比皆是，極大地影響了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟收入。因此，團隊懷著一定要為辛勞的水產(chǎn)養(yǎng)殖者打造出一種真正合適的水質(zhì)檢測產(chǎn)品的決心，堅定地踏上了科研征程。團隊研究目標是為水產(chǎn)養(yǎng)殖者提供可靠的水質(zhì)檢測解決方案，同時保護水下生態(tài)環(huán)境。“傳統(tǒng)的帶渦輪式的水下機器人存在著噪音大、對水體擾動大、嚴重影響水下生物生活的缺點，我們從2022年開始就想通過制造一種仿生的水下機器人來完成水產(chǎn)養(yǎng)殖中水質(zhì)監(jiān)測和清理的任務。”段昱冰介紹。為應對這些問題，團隊嘗試從自然界的生物中尋找一種更為生態(tài)友好的解決方案。水生生物在億萬年的進化過程中具有了獨特的運動方式和適應機制，這些特性為團隊提供了仿生靈感，成為關鍵的創(chuàng)新來源——通過模擬水生生物的運動模式，讓仿生水下機器人可以在保持高效運行的同時顯著降低對水體的干擾，展現(xiàn)出更優(yōu)的適應能力。團隊重點關注青蛙和龍蝦的特性。青蛙以高速游動且對水體擾動極小的特點成為設計的核心參考，由于具有特殊的游動方式，能夠在不破壞周圍環(huán)境的情況下快速移動，為水產(chǎn)養(yǎng)殖中的水質(zhì)檢測提供了技術方向。基于這種特性，團隊設計出了一款仿生青蛙機器人，能夠在水中快速移動，并搭載相關設備，對水質(zhì)進行精準監(jiān)測。龍蝦作為典型的底棲生物，其獨特的半游半爬運動特性為水底采樣和清理模塊提供了設計思路。水下機器人通過模仿龍蝦的運動模式，就能夠在復雜的水底環(huán)境中靈活操作，完成水體清理和樣本采集任務。
挑戰(zhàn)中磨礪 合作躍艱難
科研征途多挑戰(zhàn)，團隊齊心共鉆研。研發(fā)過程中，一個個技術難題如座座高山橫亙在團隊面前，仿生青蛙機器人的控制系統(tǒng)設計便是其中一大挑戰(zhàn)，“在最初的設計時，控制系統(tǒng)和機器人本身是分開的，但是在實際應用過程中發(fā)現(xiàn)這樣會對機器人的運動造成嚴重干擾。”呂智鋒說。面對這一難題，團隊沒有退縮，而是全身心投入到技術改進中。經(jīng)過反復研究和多次試驗，對機器人內(nèi)部空間進行精細優(yōu)化，不斷迭代升級。每一次改進都是對技術的挑戰(zhàn)，每一次試驗都是對耐心的考驗，但他們始終堅持不懈。最終，團隊成功將控制系統(tǒng)集成于機器人內(nèi)部，使其在水中的靈活性得到了大幅提升。在項目推進過程中，團隊內(nèi)部意見不統(tǒng)一的情況時有發(fā)生。在備賽期間，時間緊任務重，在一些問題的決策方面，成員們時常會有不同的觀點和想法。每當出現(xiàn)分歧，他們會客觀地展開討論，充分闡述各自觀點，認真傾聽他人的想法，綜合考慮各種因素后尋求最佳解決方案。通過這樣的方式，團隊不僅化解了矛盾，還在交流中增進了彼此的理解和信任，提升了工作效率。在科研的漫漫長路上，團隊成員深刻體會到了團結的力量。在創(chuàng)新年會前一天晚上，參展的仿生機器人在運輸中意外受損，突如其來的變故讓大家的心瞬間揪緊。但在短暫的慌亂后，成員們迅速冷靜下來，默契地分工合作，尋找解決方案，他們憑借著對彼此的信任和深厚的團隊默契，在緊張的氛圍中爭分奪秒地搶修機器人。當成功修復機器人的那一刻，成員們感受到了前所未有的安心與成就感。這個夜晚成為了他們科研旅程中最難忘的時刻，他們知道，只要整個團隊勁往一處使、心往一處想，就會爆發(fā)出強大的力量。實驗室里的研究過程雖然枯燥，但是團隊成員們卻樂在其中。“我們希望用我們的作品造福許許多多的水產(chǎn)養(yǎng)殖工作者，在實地調(diào)查養(yǎng)殖情況時我們發(fā)現(xiàn)，即使微小的差錯都可能導致巨大的損失，一年的努力就可能付之東流，所以我們希望能真正為他們排憂解難。”崔欣欣說，“看到大家用我們的產(chǎn)品真正做到了有問題及時發(fā)現(xiàn)、有異常及時解決，最終使得水產(chǎn)增產(chǎn)，就覺得所有的努力都是值得的。”夏一凡也表示：“當遇到瓶頸的時候，我們最喜歡的打氣方式就是一起唱歌，將心中所有的陰霾唱出來，之后我們會用更好的狀態(tài)投入到下一階段。”
創(chuàng)新發(fā)展機遇 開啟精彩篇章
科技推動時代向前，時代引領科技發(fā)展。團隊的仿生水下機器人為水產(chǎn)養(yǎng)殖帶來革新，精準監(jiān)測水質(zhì)的同時，其低擾動性也維護了良好養(yǎng)殖環(huán)境。水下機器人能夠?qū)λa(chǎn)水域進行全天的監(jiān)控，最大程度及早發(fā)現(xiàn)各種問題，同時，采集到的數(shù)據(jù)通過實時的數(shù)據(jù)回傳進行監(jiān)控，還能夠?qū)⒄麄€水域的水質(zhì)情況進行建圖，更加直觀地反映水體情況，助力養(yǎng)殖戶精準把控水質(zhì)變化，降損增產(chǎn)。團隊主動和企業(yè)溝通交流，將仿生技術詳細地介紹給企業(yè)，讓他們看到其中的價值。“在這個過程中，我積極參與到技術評估環(huán)節(jié)，和專業(yè)人員一起建立合理的標準體系，保證技術在實際應用中的質(zhì)量和穩(wěn)定性。同時，也會密切關注知識產(chǎn)權方面的動態(tài)，保護好我們的創(chuàng)新成果，以此來激勵團隊更加積極地推動技術走向市場，使仿生技術順利地在各個產(chǎn)業(yè)中落地生根，發(fā)揮出實際的生產(chǎn)效能。”負責與企業(yè)對接的團隊成員段昱冰介紹。
歷經(jīng)一年的迭代，團隊收獲的不僅是榮譽，更有寶貴創(chuàng)新經(jīng)驗。從機器人控制系統(tǒng)集成化革新，到外殼仿生設計優(yōu)化，每一步都是探索與突破。過往的經(jīng)歷賦予團隊良好的技術沉淀與無畏的勇氣，他們將敏銳洞察行業(yè)需求，持續(xù)深挖仿生科技潛能。團隊將融合多元學科智慧，拓展功能邊界，提升智能水平，以創(chuàng)新驅(qū)動產(chǎn)業(yè)升級，繼續(xù)探索和突破，用實際行動展現(xiàn)擔當，書寫仿生科技嶄新篇章，為海洋事業(yè)貢獻更多智慧與力量。
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