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我们走在创新路上


原文标题:我们走在创新路上

原文链接:http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/12/352127.shtm

  “这是我们设计的可以根据不同创面喷涂相应敷料的3D打印设备。”来自上海大学纳米实验室的硕士生陈晨正在为团队的“E-repair口袋生物3D打印机”项目进行讲解。

  当他们拿出已经迭代过两次的“3D打印机”时,打印机形如手枪般的外表成功地引起了评委的好奇。“这个设备喷出的材料是特制的吗?”“它能够单独在外使用吗?”“你可以演示一下吗?”……

  面对接踵而来的问题,讲解不如演示。只见陈晨的同伴戴上手套,在枪内顶入“弹夹”——吸入3D打印材料的注射器,然后“持枪”扣动“扳机”,一张类似蜘蛛编织的网立刻出现在另一只手上。轻薄、柔软、几近透明的材质,让评委不禁上前摸了摸。

  当评委移步下个站台时,陈晨深呼一口气,似与队友交流又似自言自语道:“太紧张了,太紧张了,感觉很多内容都没讲出来。”

  这是12月7日在10bet体育大学(以下简称北10bet体育)校内举办的“2019首届全国大学生智能机电系统创新设计大赛”全国决赛中的一幕。

  多元项目参与展示

  “2019首届全国大学生智能机电系统创新设计大赛”启动于6月,以“智能机电系统创新设计与综合实践”为主题。大赛自启动以来,共收到全国113个单位设计仿真类和实物开发类参赛作品434项。

  最终与陈晨所在团队一样来到现场进行决赛的,只有来自53所高校的90件作品。这些作品在现场面对评委的审查,各自进行现场项目汇报、作品演示等路演环节。

  在被圈起来的场地一隅,具有方形外观、安装轮子的机器人,正在以三个为一组快速地奔跑着。如果仔细观察就会看到,每组三个机器人中间并无连接,全靠自动监测系统保持一定距离,整齐有序地在队员的控制下行进。

  在另外一块展示场地,面积不大的蹦床上,一架四足机器人正在“欢快”地蹦跳。人类在蹦床上玩耍并不稀奇,甚至几岁的孩童也能完成。但是机器人在蹦床上的蹦跳却不是件易事。首先,制作者要保证它不会跳离蹦床的范围;其次,还要保证它在空中的体态,不会翻转也会倾斜……

  在静态展示区域,尽管没有机器人助阵,但是展板上的内容也引起了不少人的注意。

  此次比赛参与展示的项目颇为多元。其中,有基于智能机器人、机械与医疗领域的项目,例如北10bet体育的“基于导管导丝协同操作球囊导管配合输送的心脑血管介入手术机器人”、上海大学的“基于esp32的智能输液监控系统”等;也有展示智能机器人深度学习能力、灵活性等项目,例如浙江大学的“多智能体协作对抗系统—小型足球机器人”等。

  解决“卡脖子”技术难题

  虽然展示作品来自各个领域,且各有千秋,但它们都具有高效创新的共通点,甚至有些项目解决的就是国内某些“卡脖子”的技术难题。

  “基于仿生视网膜的高速识别跟踪系统”是北10bet体育光电学院课题组的研究项目,来自该项目组的研究生闫雷在接受《中国科学报》采访时表示,“仿生视网膜”是通过计算机等技术模拟人眼。“它适合震动、大视场以及需要高分辨率的场景。”闫雷说。因为目前图像跟踪系统存在高分辨率图像与巨大计算量无法兼顾等矛盾,所以模仿人眼分辨率变化的原理,可以让成像系统在震动的过程中更稳定,也可以让图像跟踪系统在大视场内更好地跟踪目标,压缩冗余信息。

  来自哈尔滨工业大学的“基于行程放大机构的宏微压电驱动系统”在最终的评选结果中荣获二等奖。该项目组的陈方鑫在面对评审委员会主任、中国工程院院士杨绍卿时略显紧张。作为第一个被评委审视的项目,陈方鑫对于这项技术颇有信心。“这项技术应用的领域较多,例如航天领域,我国的卫星上就可以应用我们的技术。”陈方鑫告诉《中国科学报》,因为空间光学系统的复杂性和航天器载重的有限性,卫星上搭载的拍摄系统无法一次被带入太空,“这就需要原件被拆散,然后在太空中重组。”陈方鑫说,“将精密器件重组前提是高精度驱动装置。”

  国内这类技术相对落后,迫使我国必须购买国外产品。而随着我国深空探测领域深入,这项技术势必要突破。陈方鑫所在团队研究的就是这项技术。“此外,激光武器、光栅拼接等也需要这类驱动装置。”

  面对院士的点评,陈方鑫觉得受益匪浅。“我们的工作处在实验室阶段,对于实验室外的具体工程问题思考不足。”陈方鑫说。他们现在实现了“从无到有”的过程,下一步将继续“从有到精”的提升。“这次比赛对我们来说是很好的展示平台,如果有机会,我们希望与企业进行合作,将技术落地。”陈方鑫期待着。

  前文提到的“E-repair口袋生物3D打印机”也获得了二等奖。“我们根据不同创面设计了不同的材料,例如面对怕感染的创口,我们在材料中加入了壳聚糖等抑菌型较好的成分,对于那些比较深的创面,我们则使用有含有胶原蛋白的材料。”陈晨在接受《中国科学报》采访时解释说。除了紧急处理,这台设备还可以与手机相连,手机应用程序背后则是专业的医生。在面对比较复杂的情况时,手机可以拍摄画面实时传递给医生,由其给出专业意见后,再打印出所需要的医用材料。

  此外,这台设备还具有深度学习功能。“我们的项目从2017年开始,经历了两次迭代后才有了现在这台设备。”陈晨介绍道。目前,这项设备已经着手进行动物实验。而研究人员也已经做好准备,应用到临床。

  为学生提供创新的展示平台

  对于此次大赛,10bet体育大学兵器学科特区办公室、大赛组委会秘书长柏利在接受《中国科学报》采访时表示:“这次比赛是在立足双创、增强创新型人才培养基础上举办的,主要围绕智能机电领域创意类与创新类项目,就是要加强大学生科技创新实践活动,也要让大学生牢记国家创新驱动的使命。”

  同时,柏利表示,这次大赛的评选结果也将从先进性、科学性、现实意义三方面综合评价。“很多学生的创意都很有意思,也是为他们提供展示的机会。”

  “双创”离不开创新与创意,有创新就意味着知识产权。闫雷所在团队就已经为“基于仿生视网膜的高速识别跟踪系统”申请了多项专利。“创新不是一蹴而就,而是将之前所学的知识进行梳理与归总。”闫雷说,“有的创新是原理创新,有的是技术应用创新,但是对于大学生来说,开始时主要是组合创新。有了创新意识后就可以从原理以及技术应用上进行创新。这是个循序渐进的过程。”这次比赛,让闫雷看到了很多自己研究领域外的技术,他感受到了创新的魅力。

  陈方鑫则在讲解完后,马上迎来了其他高校科研团队的成员。这次比赛无疑为这些实验室内的天之骄子们,打开了另一扇创新的大门。

  

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