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做勇于探索的“攀登者”
访我校全国大学生电子设计竞赛一等奖获奖团队
发布日期:2019-11-25 阅读次数:1329 来源单位:党委宣传部(新闻中心挂靠)  责任编辑:范苏

四天三夜的不眠不休、陌生难料的技术难点、无穷无尽的精简优化……面对种种未知的困难和身心的考验,由我校信息科学技术学院郝雅静、肖天庭、赵仁港三位同学组成的团队,在实验中将一次又一次的失败转化为动力,最终凭借制作地精准稳定的电磁炮,一路过关斩将,进入2019年全国大学生电子设计竞赛决赛,一举夺得了全国一等奖的桂冠。

破釜沉舟  勇攀高峰

电磁炮是一种在速度、射程、精度、威力、效能、灵活性、安全性、生存能力以及运输和保障方式等诸多方面都具革命性的新型武器,其基本原理是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力的作用来加速弹丸。

“制作电磁炮需要涉及多专业的知识,对于我们本科生来说具有很大的难度。”电子信息工程专业的郝雅敬在此次团队中承担了队长的职责,他说,“但我们还是义无反顾地选择了此试题,通过比赛来检验课堂所学,不断挑战自己。”

此次团队选择设计的模拟电磁炮是线圈炮,主要由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成,同时还需要利用激光测距仪来实现目标定位,实现能够准确快速地击中目标环形靶。电磁炮高电压、高电流、快速升压的特性让他们在进行实验的过程充满了不确定性。面对从未面对过的困难,团队成员们只有通过不断试错去提前适应每一个可能出现的困难。以原本控制器件转向旋转的舵机作为连接电路的主体,选择原本作为固定支撑器件的铜柱作为导体,不仅避免了损耗,而且能够保持开关的稳定连接和控制……在经过不断的筛选、测验后,团队确定了最终的方案。

“这可以说是我们设计上的创新,在这之前没有学生用舵机实现电子开关的功能,尽管从原理上不难,但是总体上来说这也是非常新颖而具有独创性的思路。”团队的指导老师、信息科学技术学院副院长杨永杰教授对团队这一巧妙构思十分赞赏。作品完成后经测试,在人工输入模式下,弹丸可以在30s内发射,弹丸落地距离与输入距离相差不超过5cm,弹丸落地位置与靶心相距不超过20cm。在自动瞄准模式下,整个系统从自动搜索到弹丸发射的时间不超过30s,且弹丸落地位置基本准确。

“大学期间能有机会参加的就这么一两次比赛,所以要尽自己所能,把所学所用都投入到实践之中,给大学时光留下美好的印记。”肖天庭说道,“电子设计大赛让我们收获颇丰,我们团队从讨论方案到硬件设计与搭建,再到软件调试,不分昼夜,攻克一个又一个难关。这个过程中不仅仅收获了知识,还提高了我们的团队协作能力,是一份宝贵的财富。”

群策群力  精益求精

第九百九十八次、第九百九十九次、第一千次……“啪!”继电器突然停止工作了。小小的实验室内,郝雅敬、肖天庭、赵仁港三人已经反复进行了千余次的稳定性实验,尽管已经十分疲惫,但他们仍然目不转睛地盯着实验器材。

电磁炮发射装置的性能十分重要,线圈的电流大小、电容的容值、舵机的转动角度等任何一个元素达不到要求,都会加大代码调试的难度。此外,电磁炮具有很高的电压,所以在实验过程中有一定的安全隐患,很多次实验失败就是因为电压太高导致电路烧毁。电磁炮的充电时间难以把握,两三秒内电压就能从0升至200伏,而相同距离的初速度必须要可控且精确,任何微小的误差就会对实验结果造成影响。

 “电磁炮的设计中我们把两到三个开关都设计在了最核心的地方,但是常用的按键、拨码开关都承受不住那么高的电压,这种开关不能用的情况是我们之前从没有遇到过的。”在当时有限的制作期限中,团队中的三位成员不断买来各种材料,一边尝试一边确认方案的可行性。

面对继电器这一关键实验器材的意外缺失,肖天庭和赵仁港二话不说,匆匆骑车,花费两三个小时的车程,来到十几公里外的南通电子元件市场购买器材……在三人团队不分昼夜的实验过程中,他们甚至因为怕浪费时间,吃住都在实验室里,叫外卖、打地铺也都成为了常态。

准备比赛的过程虽然困难重重,但是团队从未放弃。团队的合理分工、紧密配合也为取得比赛胜利增加了有力的砝码。在团队中,肖天庭负责采购合适的实验器材,赵仁港负责文档编写,而郝雅敬则负责编程。除单人负责的板块之外,更多的工作都是三人一起共同完成。在高强度的比赛强度下,三个人互相鼓励着,“我们团队的要求就是精益求精,不能轻易满足。出现问题后,要积极地去寻求解决的方法,不能放弃。更重要的一点是必须做好充分的准备。”郝雅敬说,团队的通力合作,远远要比个人在比赛中的努力更重要。

“做实验本就是一件枯燥的事情,在不断“试错”的过程中,如果没有“咬定青山不放松”的信念,是无法在强者如林的比赛中笑到最后的。”对郝雅敬们来说,只有不断坚持,挑起智慧的灯,在迷雾朦胧的道路上,踩下一个又一个结实的脚印。

志笃行坚  精进不休

千里之行始于足下,郝雅敬们知道,不积跬步,无以至千里。只有在平时注重积累,不断提升自我,才能在未来的日子里收获硕果。

如果说第一课堂是人才培养的“厚土”,那么,第二课堂——各类专业竞赛就是提升学生专业能力的演练地和实战场。早在大二的时候,团队的三位同学就加入了信息科学技术学院最大的学生创新创业实验室——e芯实验室。在实验室日常的学习中,郝雅敬得到了许多宝贵的实践机会,如焊接元器件、测试器材效果等。“在实验中自学操作过,以后的学习也会相对轻松,触类旁通,就能更深地理解专业知识。”

在参加全国大学生电子设计竞赛之前,郝雅敬还参加了全国大学生智能汽车竞赛。为了这次比赛,郝雅敬在实验室里闷头准备了七八个月,“一周大概有百分之六七十的时间都呆在实验室,不管是课内知识也好还是比赛资料,都会坐到那里去学习。”对于郝雅敬来说,为了确保比赛结果的万无一失,在准备过程中,他甚至可以连续六七十个小时不睡觉坚持做实验。

在短短的备战时间内,能通过这样的创新想法,去攻克难关,突破难点,离不开三位同学平时脚踏实地的实践练习和扎实的基本功,更离不开实验室中老师、学长和学校的重视和帮助。赵仁港表示,“比赛是一个长期的过程,学校为我们提供了学习的环境和机会,老师也对我们严格要求,热情地给予我们帮助。学长学姐也引导我们在学习和实验方面更加专注投入。”

从新生入学到就业,信息科学技术学院十分重视对学生科研能力的培养,并且开设多个实验室对优秀学生进行重点培养。实验室团队曾参与“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、中国“互联网+”大学生创新创业大赛、全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛等多个国家级赛事,并取得优异成绩。

“这次获得国家奖项既是意料之外,更是意料之中。因为它不是一年两年的积累,是十几年到二十几年共同奋斗的结果。”杨永杰教授说。

奋斗是青春最亮丽的底色。青年人只有提高内在素质,锤炼过硬本领,才能担当时代的神圣使命。正如郝雅敬说的那样,只有全身心投入,做好克服无数未知困难的准备,才能永攀高峰,做一位勇于探索优秀的“攀登者”。

(校报学生记者 乔心怡 金漪格 朱敏轩)

团队合影。


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