当前位置: 首页 > 通大要闻
科技之舟驶向创新海洋
记我校“挑战杯”省赛特等奖无人巡航船团队
发布日期:2017-06-06 阅读次数: 来源单位:宣传部

90多所高校,292件参赛作品,第十五届江苏省课外学术科技作品竞赛暨“挑战杯”全国竞赛江苏省选拔赛决赛群英荟萃,高手云集。由我校交通学院院长施佺教授任指导老师,刘宪瑞、茅一波、包银鑫、孙涛、李鹏、姜宇桐、沙海洋等八人组成的学生科技创新团队,以其研究的创新项目《面向水产养殖检测的无人巡航船控制系统》在众多参赛作品中脱颖而出,问鼎本届省赛最高奖项特等奖,成功进入国赛。

灵敏的船头感应装置、超声波避障装置、高效的船身双投放器……这个服务水产养殖检测的无人巡航船控制系统得到了评委们的高度肯定:“作品实用、新型、产品化程度高。”

实践启创新

现代社会飞速发展,科技已不再是遥不可及,生活向着全面高科技前进。近年来,有关无人交通产品逐渐为大众所熟悉。无人船就是高科技化产品中的一员。无人船,英文简称为USV,是一种可以无需遥控,借助自身传感即可按照预设任务在水面航行的全自动水面机器人。

“此次参赛作品是团队去年5月参加交通科技大赛的作品——自动巡航小船的增强版,它实现了自动控制喂食、增氧、调节水质等多种功能。”团队队长刘宪瑞介绍道,此次的项目是他们承前启后的作品,在之前相关作品技术基础上,再通过现有团队的创新才形成的。

纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。创新的想法都是基于生活而来的,也为服务社会而变。作为指导老师施佺深知,作为应用型为主的交通专业,最大的特点就是运用专业技术解决实际问题,一味沉溺于学术理论研究是行不通的,只有走出校园,向社会寻思路,创新才有生长的土壤,科研才有更强的生命力,才能更好的培养学生的创新精神和实际操作能力。在项目前期,他多次带领学生前往南通各地进行实地调研,寻找科研创新的灵感。

“去年夏天,我们到如东调研水产养殖现状及难题。正是与养殖户交流中发现了这个项目的设计初衷。” 刘宪瑞说,在调研过程中,成员们了解到养殖的鱼虾对于温度、食料的稳定非常敏感,稍微有一点温度的变化或食料不足都会出现大面积的死亡。回到学校后,他们就在思考能否发明一种装置既能对对水温进行监控,又能准时、精确投放食料,还能解决在夜里人工无法监测的问题。

经过多次的头脑风暴,无人巡航船成为他们最后确定攻克的目标。“学生们一直都很积极地去观察和思考。” 施佺欣慰的说道,“船头的感应装置、超声波避障装置、船身的双投放器都是他们的创意。

躬行克难关

225个日日夜夜,近8个月的奋斗,对团队来说,这是最美好的回忆,辛苦却又弥足珍贵。团队在研究过程中,齐心协力共同攻克并创新了超声波避障、直线行驶、自动巡航等技术。

“现在无人机很流行,但大众对无人船接触还是比较少,特别是全自动无人船更是罕见。” 刘宪瑞说,“无人船的技术比无人机更加复杂。”谈及无人船所运用的科技技术时,他的嘴角不禁上扬。“无人机在天空中遇到障碍物可以上下左右绕过,但无人船只能左右通过,所以我们研究出了超声波避障装置。” 超声波发生器发出的声波遇到障碍物时,会被反射回来,再被超声波接收器接收,然后通过无人船身上的声波转化器,转化为电子信号,以此控制无人船的航行方向躲避障碍。

“我们在阅读大量专业书籍后,基于大数据信息,在船头设置了一个与船面形成67度角的钢杆,并将船放在图书馆前的未名湖进行超声波避障实验。”一次的成功总是相伴着无数次的失败,超声波避障的失败对于无人巡航船而言,可谓是致命性的,—撞向桥柱便无法回程。团队成员孙涛回想起曾经的撞船画面,仍是心有余悸,“但我们不断的总结经验,不断优化数据,现在我们的无人船的障碍通过率可是很高的。”

“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛被誉为当代大学生科技创新的“奥林匹克”盛会,已经成为青年学生展示创意思维、汇聚创新成果、实现创业梦想的科技盛会。“昨天从休息室到答辩室的短短一个小时半的时间可以说是我们记忆最深刻的时光。”团队成员李鹏说起比赛答辩的情形十分兴奋。“‘挑战杯’是学生科技作品最高奖项,其实我们还是挺紧张的,但我们对作品还是很自信。”

答辩期间,施佺一直在答辩室外等候,“团队成员非常努力,准备的也充分,我对他们很有信心,等候是为了给他们一些鼓舞、激励。”作为志愿者全程观看了答辩情况的老师们也对团队竖起了大拇指,肯定之情尽在无言中。

自信促前进

“挑战杯”赛事答辩分为阐述作品和提问两个部分,令李鹏他们意外的是,现场的专家并没有向他们提一些犀利的问题,而是高度肯定了他们的作品后,提出了宝贵的改进建议。刘宪瑞坦言,专家虽不提问,但其内心还是有一些忐忑的,“专家的建议真的非常有价值,这也说明他们对于我们的无人船是很感兴趣的。”刘宪瑞信心满满地笑着。

针对这次答辩专家给的建议,团队进一步提出了新的想法,比如,联想到扫地机器人的自动充电原理,通过在岸边设立固定点建立便利充电站,短范围内wifi通讯等技术,使小船在电量不足的情况下自动回到充电站,正负极相连,实现迅速及时充电,进而避免人工跟换电池或人工充电的繁琐工作。

“我们认为无人船现在只是中级阶段,还有很多需要改进和完善的地方,”李鹏说,团队通过和养殖户的对接和交流,明白自动放料装置要继续完善,以加强无人巡航船的调控能力。目前无人船的喂食装置是安置在船身两侧,这样对于船身的大小就有很大的限制,其自身损坏的风险也增大,所以团队成员考虑在接下来的发展中把无人船和喂食装置进行分离:喂食系统换成固定装置以滴灌或碰洒形式,形成以无人船为枢纽的控制系统,直接遥控喂食装置,尽可能减轻船身的负担。

“我们会将无人船打造成'两减一增'的水产神器,实现减少成本、减少损失、增加产量的三目标。”李鹏自信地说。团队成员都认为,无人巡航船拥有广大的商业市场空间和美好的发展前景,因为目前市场上水产养殖场都趋于专业化和规模化,而科技化是决定影响前两者的重要因素,所以,他们对于自身所研究的无人巡航船监控系统非常有信心:根据水产养殖场的规模和需求“量身”定制无人船。

每一个团队的成果都是经过漫长的努力得来的,回望过去,一次次摸索、失败中成长,他们在将无人巡航船一步步改进、完善的过程中,学会了更好地将自己在通大校园所学的知识应用到社会中去,更好地造福社会。他们的荣誉,实至名归!

(校报学生记者 钱颖科 卞跃瑶 吕宝洁)

我校“挑战杯”省赛特等奖无人巡航船团队。