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师生联合攻关 造出仿生鱿鱼
——上海海洋大学获得“挑战杯”一等奖背后的故事
来源:中国海洋报社 发布时间:2019-12-02 [打印本页] [关闭窗口]

在日前落幕的第十六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛上,由上海海洋大学机器鱼创新团队研发的“面向水下探测与鱼群诱集的柔体仿生鱿鱼”项目获得一等奖,创造了团队在“挑战杯”获得的最好成绩。近日,记者走近机器鱼创新团队,倾听他们刻苦攻关技术难题、培养创新型人才的故事。 

 

瞄准科技前沿

近年来,上海海洋大学高度重视创新创业工作,以建设“双一流高水平特色大学”为契机,坚持立德树人根本任务,重视在“第二课堂”中科研育人,培养学生将所学知识运用于创新实践,全力服务学生成长成才。

早在2006年,机器鱼创新团队由上海海洋大学原校长周应祺发起成立,历经10多年发展,不断壮大。近年来,该团队引进了该校教授陈新军、钱卫国,高级工程师孔祥洪,教师初文华等流体力学、工程设计、电子通讯等多个学科的师资力量,机器鱼研发水平不断提升。

据陈新军介绍,鱿鱼是海洋生物中游泳行为最复杂的品种之一,游泳行为有4种之多。同时,相较一般鱼类,鱿鱼身体结构更为复杂。如果能攻克仿生鱿鱼研制技术难题,对于该团队研究海洋动物的仿生学和游泳行为具有重要的科学意义。

但研究仿生鱿鱼谈何容易。2012年,该团队开始着手研究仿生鱿鱼项目,以“突破机器鱼研发关键技术,打造国内知名机器鱼研制平台”为目标,通过研制机器鱼和人工智能鱼,探索多学科交叉融合的新技术、新产品。研制过程中,该团队将鱼类生理生态、鱼类行为学等上海海洋大学传统优势学科,与仿生学、机器人、水下运载装置与工程等新兴学科相结合,有效促进多学科融合创新发展。

通过10多年不懈努力,团队取得了一系列研究成果,研制出一系列高效率、低能耗、多功能、共融性能优良的仿生机器鱼作品,在各项赛事上获得了数十项奖项。近日,团队研发的“面向水下探测与鱼群诱集的柔体仿生鱿鱼”项目在第十六届“挑战杯”上获得一等奖。

多专业联合攻关

谈及仿生鱿鱼项目研发历程,团队指导教师初文华感叹地说:“研发过程可谓历经坎坷,但我们并没有被困难吓倒。”

常言道,隔行如隔山。由于仿生鱼项目涉及海洋生物、电子信息、程序编辑等多个专业,需要该校师生跨学院、跨专业联合攻关。因此,打通专业壁垒是团队需要迈过的第一道坎。

为做好项目研发,团队汇集了上海海洋大学海洋科学学院、工程学院、信息学院等多个学院、多个专业的队员。大家根据所学专业、擅长领域进行了分工,有效促进了团队成员相互学习,共同提高。

在从事图纸设计的学生张英看来:“有了兴趣爱好的支撑,我们就觉得项目研发没有苦累,而是快乐。”

在遇到不熟悉的专业知识时,成员们首先想到的不是“踢皮球”,而是在请教相关专业的团队成员前,主动查阅资料、观看网课,了解相关知识,确保在与专业成员交流沟通时,不会“两眼一抹黑”,他们也因此收获了许多专业外的知识。

做科研不仅会遇到技术上的问题,还会有材料经费的现实问题。仿生鱿鱼实物要按照鱿鱼1:1比例制造,找到符合标准的仿生鱿鱼的制作材料是项目研发的重要环节。研发过程中,团队成员观察记录、解剖测量了大量鱿鱼生物样本,研究配制仿生鱿鱼制作材料,在一次次实验中积累经验,在一次次失败中学习成长,终于调配出了符合要求的软性材料。遇到经费紧张时,大家用节省下来的生活费买票去海洋公园实地观察鱿鱼。

团结协作结硕果

项目取得成功,离不开团队成员的团结协作。参加“挑战杯”,不仅考验作品本身是否成功,在申报过程中,团队还需要提交展板、申报书、研究报告,以及专利、论文、校企合作等材料,这些资料填写工作需要全体成员团结协作。

由于团队成员大多是“00后”学生,不仅要做好科研实验,还要兼顾自身学业。每天下午4点半一下课,许多本科阶段的成员就来到实验室工作,一直忙到深夜。许多准备考研的学生则是从晚上8点半来到实验室,一直忙到凌晨两点。见此情景,指导教师孔祥洪经常为大家鼓劲:“大家咬咬牙,再加把劲!”。

从去年12月“挑战杯”申报开始,团队就进入了“备战”状态。即使在春节期间,团队成员也在思考着项目优化方案。指导教师孔祥洪加班加点和团队成员讨论仿生鱿鱼的实验和论文。今年暑假,全体团队成员自发留校坚守岗位,确保项目申报顺利进行。

一天五六个小时的睡眠,对于参赛团队成员们来说早已习以为常。决赛前夕,孔祥洪每天与团队研讨项目,紧跟结构、材料、控制系统等各个环节,在实物制作、论文撰写等方面投入了大量精力,并与项目的其他指导教师时刻保持联系,共同帮助团队解决技术、资金、材料等方面难题,经常是一忙就干到凌晨两点多。

获取项目精确数据,仅仅在实验室里做研究还不够,必须要到池塘里下水测试。让团队成员王天成印象最深的是,去年12月的一次仿生鱿鱼的下水测试。当时,恰逢上海降雨降温,为了方便操作,成员们没有穿雨衣,顶风冒雨在水池中进行测试。“现场发现问题,就要现场维修,修不好再回实验室去,修好了再拿回来测试”。

团队历过不懈努力,终于结出硕果。该项目通过仿生鱿鱼的肉鳍波动推进、触手摆动推进、头部喷射推进等3种方式完成前进、转弯、上浮、下潜、急停等动作,利用搭载于仿生鱿鱼的传感器、水下照明灯、摄像头等完成水下探测,设计的移动投饵、集鱼灯等可实现鱼群诱集,产品具备良好的环境共融性。

陈新军表示,希望团队以此为契机,百尺竿头更进一步,不断优化升级技术方案,让项目成果更好地服务海洋事业发展。 (吴祥贵)