这次得到特等奖的团队核心成员王凯甬,是郑州大学机器工程学院2016级的本科生。他曾得到2017年第十一届iCAN国际创新创业大赛中国区总决赛一等奖、2018年中国机器人大赛水下机器人巡游项目冠军、2018年iCAN原创中国精英寻衅赛精英奖、2019第七届全国海洋航行器设计与制作大赛特等奖等28项省部级以上科研竞赛奖项,拥有发明专利授权1项、实用新型授权4项、在申专利6项,被评为第十二届全国“十佳创新之星——iCAN创业之星”、2018年度郑州大学“大学生斥候”,并作为“小平科技创新团队”的学生代表参加了2018年8月在公民大会堂举行的第十一届中国青少年科技创新奖颁奖大会。目前,他在郑州大学大学科技园注册成立郑州无桨推进技能开拓有限公司(筹),得到了河南省教诲厅“新时期新梦想”创业帮扶基金支持。
王凯甬带领团队得到第十二届 iCAN原创中国精英赛特等奖
在浏览器里搜索“无桨推进器”,数十条“郑州大学无桨推进技能补充海内空缺”的词条涌如今屏幕上。无桨推进技能是王凯甬创造的一项改造技能。他利用此项技能打造的“无桨推进水下机器人”,得到了第十一届iCAN国际创新创业大赛中国区总决赛一等奖。“比赛评委对我们拿到一等奖很意外,没想到很多学校在水下机器人领域几年的技能积累,被我们的无桨推进器技能一年改造。”王凯甬指着桌子上的第一代无桨推进水下机器人先容道。他创造的这项技能在船舶运行动力方面打开了一扇新的大门,补充了海内流体压缩动力领域的空缺。
大一入学刚一个多月,考虑到传统有桨推进器的桨叶在水下作业时随意马虎被水草和杂物缠绕,王凯甬萌生了用无桨代替有桨的想法。在得到机器工程学院党委副布告张宏选和学长董斌鑫切实其实定与支持后,王凯甬开始动手无桨推进器的研究。由于他的理论根本比较薄弱,对技能事理的理解还不足透彻,而可供参考的中文文献又很少,因此王凯甬下载了30多篇外文文献进行学习。通过深入研究和思考,他创造可以在“机翼”两侧各装一个类似于圆环的前后贯通的涵道,再结合“柯恩达效应”,即可实现无桨技能的运行。
于是,王凯甬和团队开始将“柯恩达效应”与无桨技能结合起来。无桨推进器利用涵道式的机器构造对侧方水体进行微压缩,机器人在水下运行时由涡轮增压机通过涵道在中间形成内圈高压水流,从而带动涵道中央的静态水流动,然后反浸染于推进器,实现较大推力。同时,无桨推进率先利用“柯恩达效应”对出水、入水以及管道进行表面优化。此外,该无桨推进器在设计上采取流线型涵道,能高效地将电能转化推进的动能。“个中碰着的最大困难便是涵道模型的设计。”在一年多的实验里,令王凯甬印象最深刻的是设计涵道模型。
但由于实验室设备条件有限,他只能在图纸上大概打算涵道的数据,再用十几个小时的韶光将模型打印出来。在将近一年的韶光里,王凯甬都在重复着这样的操作,实验室的桌子上、抽屉里、地板上都堆满了废弃的涵道模型。就这样,王凯甬和队员们全体暑假都住在实验室里,每天晚上事情到凌晨,“我做梦都在做实验,大家早上醒来洗把脸就连续干活。”经由一年多的实验,第一代无桨推进水下机器人在王凯甬的坚持和努力下出身了,并得到了2017OI中国水下机器人大赛二等奖。
2018年8月,王凯甬带领团队参加了2018年中国机器人大赛。“1200分!
冠军!
”队长王凯甬在比赛现场大声喊道。由他们打造的郑州大学水下巡游机器人凭借着出色的表现夺得了机器人水中巡游项目的冠军。与此同时,他们还参加了机器人水下对抗项目的比赛。参加对抗项目的机器人,是王凯甬在间隔比赛仅剩下不到一周的韶光里再次创新的。“从塑料手到金属手,是一次技能的打破。”王凯甬说。
前几年的参赛机器人均利用PLA塑料材质的机器手,在激烈的争夺战中常常断裂,甚至在比赛中常处于被动的局势。“要想在对抗赛里得胜,机器人的手臂必须有足够的力量应对敌方的攻击,并成功抢到球。”因此,王凯甬采取新工艺的铝合金机器手,利用CNC数控加工铝板,通过机器合营的办法组装成立体机器手,办理了之前存在的弊端,“这才让我们的机器人更加坚固有力,终极得到了对抗项目的三等奖。”
王凯甬作为“小平科技创新团队”学生代表参加第十一届中国青少年科技创新奖颁奖大会
动物行为掌握技能再创佳绩凭借着在无桨领域的不断创新,凭借着求索不止的精神,王凯甬终极站在了第十二届“十佳创新之星——iCAN创业之星”的颁奖台上。在第十二届iCAN国际创新创业大赛中国总决赛开幕式上,王凯甬作为参赛学生的唯一代表发言,并先容了他新提出的技能——动物行为掌握技能。
“利用仿生技能可以做出很逼真的动物,但仿造的动物永久不如真实的动物,以是我就想,能不能发明一套技能直接掌握动物的大脑?”带着这样的疑问,王凯甬产生了利用动物的应激反应能力掌握动物行为的想法。经由大量的实验与检测,将乌龟对不同的光芒、波长等刺激的反应,集成到一个设备上,然后将该设备罩在乌龟的身体上,通过遥控器掌握设备,从而掌握乌龟的行为。当乌龟的眼睛向右上角看时,在其视线的延长线上打开安装好的LED灯,乌龟的眼睛受到光的刺激,便会将头转向其他方向。“让乌龟代替船潜入水底,我们在陆地上向左掌握遥控器,乌龟就会向左爬。乌龟以比机器人更小的体积、更强的机动性实现了水底多维运动。”王凯甬先容道。
“这种利用光电技能设计的穿着式的掌握技能在一定程度上打破了仿生技能难以达到的技能高度,与现有的仿生技能实现功能性互补。”王凯甬说。2018年10月,该技能已经可以非常准确地掌握乌龟。随后,王凯甬也对鸡等禽类动物进行大量实验,网络掌握数据。如果成功,将来有望利用鸽子更灵巧的运动办法和更广阔的运动范围取代航拍器进行航拍。除此之外,该技能还能运用于分外场景下的侦查、地质探测、特种任务实现等领域。
凭借着这个可以“直接掌握动物大脑”的技能,在第十二届iCAN原创中国精英赛上,王凯甬带领的团队从参赛的35支军队中脱颖而出,得到特等奖。
在辅导老师张宏选看来,王凯甬取得的科创成绩紧张取决于另日常平常勤学好问、保持不懈的品质。“另日常平常非常长于思考,不是把看到的物品看作终极产品,而是看作可以利用或改良的工具,而且他敢于向威信寻衅,敢于不断打破自我。虽然‘无浆’失落败了很多次,但他一贯在坚持,从不放弃。”张宏选说。作为“小平科技创新团队”深蓝科技部的副部长,王凯甬在全身心投入科创的同时,还积极组织和带领团队成员一同进行创新项目,不断取得新成果。
机器人实验室的灯依旧亮到深夜,王凯甬也正向下一个目标迈进——将无桨推进器运用到飞机上。“我国在无桨推进领域还有许多有待进一步研究的方向,急需我们青年人的投入和参与。同时我也想把自己的科技成果推广利用到实际的生产生活中,不能让它们躺在实验室里,而要让它们实现运用代价。”他希望自己将来可以在海洋船舶领域内连续深造,为我国船舶奇迹的发展贡献自己的青春聪慧和力量。
撰稿:学生 滕文强 冯雪 何鑫雨
编辑:伊合帕拉木