上海海洋大學獲得“挑戰杯”一等獎背后的故事

作者:記者 吳祥貴  來源:中國海洋報   發布時間:2019-12-02 10:43:44   [打印本頁] [關閉窗口]

  在日前落幕的第十六屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽上,由上海海洋大學機器魚創新團隊研發的“面向水下探測與魚群誘集的柔體仿生魷魚”項目獲得一等獎,創造了團隊在“挑戰杯”獲得的最好成績。近日,記者走近機器魚創新團隊,傾聽他們刻苦攻關技術難題、培養創新型人才的故事。

  瞄準科技前沿

  近年來,上海海洋大學高度重視創新創業工作,以建設“雙一流高水平特色大學”為契機,堅持立德樹人根本任務,重視在“第二課堂”中科研育人,培養學生將所學知識運用于創新實踐,全力服務學生成長成才。

  早在2006年,機器魚創新團隊由上海海洋大學原校長周應祺發起成立,歷經10多年發展,不斷壯大。近年來,該團隊引進了該校教授陳新軍、錢衛國,高級工程師孔祥洪,教師初文華等流體力學、工程設計、電子通訊等多個學科的師資力量,機器魚研發水平不斷提升。

調試仿生魷魚

  據陳新軍介紹,魷魚是海洋生物中游泳行為最復雜的品種之一,游泳行為有4種之多。同時,相較一般魚類,魷魚身體結構更為復雜。如果能攻克仿生魷魚研制技術難題,對于該團隊研究海洋動物的仿生學和游泳行為具有重要的科學意義。

  但研究仿生魷魚談何容易。2012年,該團隊開始著手研究仿生魷魚項目,以“突破機器魚研發關鍵技術,打造國內知名機器魚研制平臺”為目標,通過研制機器魚和人工智能魚,探索多學科交叉融合的新技術、新產品。研制過程中,該團隊將魚類生理生態、魚類行為學等上海海洋大學傳統優勢學科,與仿生學、機器人、水下運載裝置與工程等新興學科相結合,有效促進多學科融合創新發展。

  通過10多年不懈努力,團隊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、共融性能優良的仿生機器魚作品,在各項賽事上獲得了數十項獎項。近日,團隊研發的“面向水下探測與魚群誘集的柔體仿生魷魚”項目在第十六屆“挑戰杯”上獲得一等獎。

  多專業聯合攻關

  談及仿生魷魚項目研發歷程,團隊指導教師初文華感嘆地說:“研發過程可謂歷經坎坷,但我們并沒有被困難嚇倒。”

  常言道,隔行如隔山。由于仿生魚項目涉及海洋生物、電子信息、程序編輯等多個專業,需要該校師生跨學院、跨專業聯合攻關。因此,打通專業壁壘是團隊需要邁過的第一道坎。

觀測魷魚樣品

  為做好項目研發,團隊匯集了上海海洋大學海洋科學學院、工程學院、信息學院等多個學院、多個專業的隊員。大家根據所學專業、擅長領域進行了分工,有效促進了團隊成員相互學習,共同提高。

  在從事圖紙設計的學生張英看來:“有了興趣愛好的支撐,我們就覺得項目研發沒有苦累,而是快樂。”

  在遇到不熟悉的專業知識時,成員們首先想到的不是“踢皮球”,而是在請教相關專業的團隊成員前,主動查閱資料、觀看網課,了解相關知識,確保在與專業成員交流溝通時,不會“兩眼一抹黑”,他們也因此收獲了許多專業外的知識。

  做科研不僅會遇到技術上的問題,還會有材料經費的現實問題。仿生魷魚實物要按照魷魚1:1比例制造,找到符合標準的仿生魷魚的制作材料是項目研發的重要環節。研發過程中,團隊成員觀察記錄、解剖測量了大量魷魚生物樣本,研究配制仿生魷魚制作材料,在一次次實驗中積累經驗,在一次次失敗中學習成長,終于調配出了符合要求的軟性材料。遇到經費緊張時,大家用節省下來的生活費買票去海洋公園實地觀察魷魚。

  團結協作結碩果

  項目取得成功,離不開團隊成員的團結協作。參加“挑戰杯”,不僅考驗作品本身是否成功,在申報過程中,團隊還需要提交展板、申報書、研究報告,以及專利、論文、校企合作等材料,這些資料填寫工作需要全體成員團結協作。

  由于團隊成員大多是“00后”學生,不僅要做好科研實驗,還要兼顧自身學業。每天下午4點半一下課,許多本科階段的成員就來到實驗室工作,一直忙到深夜。許多準備考研的學生則是從晚上8點半來到實驗室,一直忙到凌晨兩點。見此情景,指導教師孔祥洪經常為大家鼓勁:“大家咬咬牙,再加把勁!”。

  從去年12月“挑戰杯”申報開始,團隊就進入了“備戰”狀態。即使在春節期間,團隊成員也在思考著項目優化方案。指導教師孔祥洪加班加點和團隊成員討論仿生魷魚的實驗和論文。今年暑假,全體團隊成員自發留校堅守崗位,確保項目申報順利進行。

  一天五六個小時的睡眠,對于參賽團隊成員們來說早已習以為常。決賽前夕,孔祥洪每天與團隊研討項目,緊跟結構、材料、控制系統等各個環節,在實物制作、論文撰寫等方面投入了大量精力,并與項目的其他指導教師時刻保持聯系,共同幫助團隊解決技術、資金、材料等方面難題,經常是一忙就干到凌晨兩點多。

  獲取項目精確數據,僅僅在實驗室里做研究還不夠,必須要到池塘里下水測試。讓團隊成員王天成印象最深的是,去年12月的一次仿生魷魚的下水測試。當時,恰逢上海降雨降溫,為了方便操作,成員們沒有穿雨衣,頂風冒雨在水池中進行測試。“現場發現問題,就要現場維修,修不好再回實驗室去,修好了再拿回來測試”。

  團隊歷過不懈努力,終于結出碩果。該項目通過仿生魷魚的肉鰭波動推進、觸手擺動推進、頭部噴射推進等3種方式完成前進、轉彎、上浮、下潛、急停等動作,利用搭載于仿生魷魚的傳感器、水下照明燈、攝像頭等完成水下探測,設計的移動投餌、集魚燈等可實現魚群誘集,產品具備良好的環境共融性。

  陳新軍表示,希望團隊以此為契機,百尺竿頭更進一步,不斷優化升級技術方案,讓項目成果更好地服務海洋事業發展。