藍色的北平靜洋上,一隻棕白色的魷魚正滑動着兩邊的尾鰭,十根觸鬚機動地在水中擺動,時而在海面上浮游,時而潛入海中。令人驚奇的是,這並不是一隻真魚,而是由上海大年夜陸大年夜學呆板魚大年夜老師創新團隊計劃並製作的仿生魚。
2021年終,仿生魷魚呆板魚第一次「游」入了大年夜海,並順利實現300米水下探測任務。除了模仿魷魚的生物遊動機理,實現構造牢固性測試、功能性測試等,這隻仿生魷魚還搭載了水質參數傳感器、水下集魚燈、水下攝像優等,獲取了不少可貴數據。
記者懂掉掉落,從2006年該團隊創建以來,老師研製的呆板魚曾經逾30種,已將20多個國度級獎項、40多個省部級獎項收入囊中。上海大年夜陸大年夜學呆板魚大年夜老師創新團隊擔任人、上海大年夜陸大年夜學大年夜陸科學學院院長陳新軍介紹:「領導團隊獲得各級學科比賽跟創新創業大年夜賽獎項100多個,其中世界創新創業金獎、世界特等獎等國度級40多項,省部級30多項,獲獎總人數達500多人次。」
不只是一隻會「游泳」的魚
「這是多功能水中探測呆板魚狗魚,獲得第七屆世界大年夜老師創新創業年會金獎。這是機器海龜,獲得第四屆世界機器人創意計劃大年夜賽TRCC機器人仿生項目冠軍,第四屆世界大年夜陸飛行器計劃與製作大年夜賽一等獎……」呆板魚大年夜老師創新團隊的核心領導教師、高等工程師孔祥洪一邊介紹,一邊抱出一大年夜堆仿活力器魚。可多自由度游泳的機器海蛇、肌肉擺動游泳的機器蝠鱝、尾鰭高低擺動游泳的機器海豚……它們在水中遊動的姿勢跟真魚多少乎無異:碰到妨礙能主動迴避,鑽進狹小空間也能機動自由游出。其余,它們還裝着各種機器安裝跟傳感器,可能向把持核心回傳相幹的各種數據。
「在水文勘察跟水文情況監測時,假如能有一隻仿活力器魚『混』入魚群,既不會轟動魚群,又不會對生態情況形成影響,反而能帶回大年夜量的數據。人類也無須冒着生命傷害去採集數據,這但是一件大年夜壞事。」孔祥洪說。
但要做像「肌肉把持」的仿活力器魚,談何輕易!它涉及多個學科的知識點,又特彆誇大年夜知識的活學活用跟動手才能。出發點高,難度大年夜,形成了很多本科生以致研究生都「不敢攀附」。而一群以「00後」為主的呆板魚大年夜老師創新團隊,卻緊緊盯住了仿活力器魚,成為他們的創新目標。
跨學科團隊,「00後」是主力軍
每世界戰書4點半下課鈴聲一響,創新團隊的成員們便一頭扎進實驗室,有的在畫著圖紙,有的在測試電路,有的在安裝設備,有的在檢測材料。呆板魚調試好,就要放在旁邊的水槽里測試。哪裡出成績了,可能破即撈起來立刻檢查。但要獲取項目正確數據,僅僅在實驗室里做研究還不足,必須要到水池里下水測試。下水測試的過程被老師們戲稱為「遛」魚。
但「遛」魚的難度可不小。魚不按照設定的順序游,游的「姿勢」不幻想,或是不達到幻想的後果,都得撈出來看一看,修一修,理一理。項目團隊領導教師大年夜陸科學學院初文華教師告訴記者,比賽前夕,老師通宵做測試是常有的變亂。有一年的冬天,仿生魷魚做下水測試時碰到了降雨降溫,為了便利操縱,老師們連雨衣都沒穿,順風冒雨在水池中停止測試。「實驗固然艱苦重重,也會壹直呈現新的成績,但是老師們的毅力確切讓人敬佩。」初文華說。
「要動手,要實驗本人處理成績,學科穿插性強」,這是創新團隊最大年夜的特點。呆板魚的研製涉及數學、力學、物理學等十個一級學科,對老師的綜合性本質請求非常高。以魷魚為例,它是大年夜陸生物中游泳行動最複雜的品種之一,一般魚類的行動就1-2種,而它的游泳行動至少有4種。同時,相較一般魚類,魷魚身材構造更為複雜。因此,仿生魷魚的研發跟製作存在相稱大年夜的技巧難度。
團隊成員在面對成績時,每每自立思考,先實驗獨破處理成績。這種形式也徹底攻破了教師上課「舉座灌」跟老師上課「主動學」的成績。在師資方面,黌舍也打造了一支跨學科的豪華導師聲威。創新團隊湊集了流旅力學、工程計劃、電子通信等多個學科的師資力量,領導教師緊跟構造、材料、把持體系等各個環節,在什物製作、論文撰寫等方面投入了大年夜量精力。
就是如許的「課堂」,使得呆板魚研發程度壹直晉升。十多少年來源經數代開展,逐步構成了一系列高效力、低能耗、多功能及共融性好的高程度呆板魚作品。除了拿獎拿到「手軟」以外,還出現出了一批科研進修才能與現實才能兼具的優良本科及研究生人才。據悉,創新團隊的歷屆老師每年升學率達90%以上,其中保研直升率高達80%,且少數被雙一流高校錄取。