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小“鱿鱼”有大本领

2021-04-07 10:17:30    来源: 中国自然资源报    作者:吕宁 屈琳琳 蔡 霞

在水下遨游的仿生鱿鱼 上海海洋大学供图

在水下遨游的仿生鱿鱼 上海海洋大学供图

近期,北太平洋上,一只红色的“鱿鱼”滑动着尾鳍,灵活地在水中摆动,一会儿浮出海面,一会儿潜入海中,圆满完成了300米水下探测作业。这是上海海洋大学机器鱼创新团队研制的仿生鱿鱼第一次游入大海。许多人没想到,这只仿生鱿鱼竟出自一群在校大学生之手。

2021年4月,该仿生鱿鱼将参加第十七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛,展现当代大学生的科技创新能力。

不只会游泳

在北太平洋作业时,该仿生鱿鱼除了完成结构稳定性、功能性等测试,还搭载了水质参数传感器、水下集鱼灯、水下摄像头等,获取了不少水文数据。

这只是该团队攻关的技术难题之一。研制仿生机器鱼谈何容易,涉及学科较多,研制难度大,很多研究生都“不敢高攀”。近年来,一群以“00后”为主的大学生,以研制仿生机器鱼为目标,进行刻苦攻关。

自2006年成立以来,上海海洋大学机器鱼大学生创新团队已经成功研制了机器鲨鱼、机器海龟、机器蝠鲼、机器海蛇、机器鱿鱼等30多种机器鱼。

10多年来,该团队指导教师、高级工程师孔祥洪致力于仿生机器鱼设计与制作,在指导学生研制机器鱼方面投入了大量精力。

“在监测水文环境时,如果能有一只仿生机器鱼‘混’入鱼群,既不会惊扰鱼类,又不会影响环境,可获取大量监测数据,这对科研人员可是一件大好事。”孔祥洪说。

“遛”鱼不容易

常言道,隔行如隔山。研制机器鱼涉及数学、力学、物理学等多个学科,需要跨专业联合攻关。为了做好项目研制,团队成员根据所学专业、擅长领域进行了分工。

每天下课后,同学们便一头“扎”进了实验室。在实验室里,有的画图纸、有的测试电路、有的安装设备、有的检测材料,虽然大家来自不同学院、不同年级,但“机器鱼”把他们牢牢地“拴”在一起。

每一次调试完机器鱼,同学们会立刻放进水槽里测试。哪里出问题了,现场检修。获取相关数据,仅在实验室里做研究是不够的,必须要到室外测试。为此,大家经常把机器鱼拿到校园的湖里游一游,学生们将这个环节称为“遛”鱼。

“遛”鱼可不是简单的看着机器鱼游来游去。一旦游姿不理想,他们会立即捞上来,检查调试。现场发现问题,力争现场解决,实在不行了,再拿回实验室“大修”。

在项目研制关键阶段,学生们常在湖边通宵达旦地工作。有时天空下起蒙蒙细雨,为了方便操作,学生们也顾不上穿雨衣,顶风冒雨测试。就这样,日复一日,年复一年,团队攻克了一个又一个技术难题。

打造“第二课堂”

据介绍,相较一般鱼类,鱿鱼的游泳行为较多,身体结构也更为复杂。因此,研制仿生鱿鱼的技术难度较高。

面对仿生鱿鱼研制难题时,团队成员会首先尝试独立解决,主动查阅资料,了解相关知识。难题实在解决不了,再寻求老师帮助。通过仿生鱿鱼研制,同学们彻底改变了以往教师上课“满堂灌”和学生上课“被动学”的局面。

同时,同学们通过研制仿生鱿鱼进一步增强了团队意识。团队指导教师张忠说:“学生们都是利用课余时间进行试验、测试,在解决研制难题过程中,相互鼓励、相互提高,团结协作的意识进一步增强。”

为做好项目研发,学校安排了流体力学、工程设计、电子通信等多个学科的师资力量给予指导支持,帮助学生们在仿生鱿鱼的结构、材料、控制系统等各环节把关,为团队解决了技术、资金、材料等方面难题。

就是这样的“第二课堂”,帮助该团队取得了一系列研究成果,研制了一系列高效率、低能耗、多功能、共融性好的高水平机器鱼作品。近年来,该团队涌现出了一批学习能力与实践能力兼具的优秀人才,学生升学率达90%以上,其中保研直升率达80%。

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