我們走在創(chuàng)新路上
發(fā)布日期： 2019-12-18 供稿：中國科學(xué)報
編輯：吳楠 審核：王征 閱讀次數(shù)：原文標(biāo)題：我們走在創(chuàng)新路上
原文鏈接：http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2019/12/352127.shtm
“這是我們設(shè)計的可以根據(jù)不同創(chuàng)面噴涂相應(yīng)敷料的3D打印設(shè)備。”來自上海大學(xué)納米實(shí)驗(yàn)室的碩士生陳晨正在為團(tuán)隊(duì)的“E-repair口袋生物3D打印機(jī)”項(xiàng)目進(jìn)行講解。
當(dāng)他們拿出已經(jīng)迭代過兩次的“3D打印機(jī)”時，打印機(jī)形如手槍般的外表成功地引起了評委的好奇。“這個設(shè)備噴出的材料是特制的嗎？”“它能夠單獨(dú)在外使用嗎？”“你可以演示一下嗎？”……
面對接踵而來的問題，講解不如演示。只見陳晨的同伴戴上手套，在槍內(nèi)頂入“彈夾”——吸入3D打印材料的注射器，然后“持槍”扣動“扳機(jī)”，一張類似蜘蛛編織的網(wǎng)立刻出現(xiàn)在另一只手上。輕薄、柔軟、幾近透明的材質(zhì)，讓評委不禁上前摸了摸。
當(dāng)評委移步下個站臺時，陳晨深呼一口氣，似與隊(duì)友交流又似自言自語道：“太緊張了，太緊張了，感覺很多內(nèi)容都沒講出來。”
這是12月7日在北京理工大學(xué)（以下簡稱北理工）校內(nèi)舉辦的“2019首屆全國大學(xué)生智能機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計大賽”全國決賽中的一幕。
多元項(xiàng)目參與展示
“2019首屆全國大學(xué)生智能機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計大賽”啟動于6月，以“智能機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計與綜合實(shí)踐”為主題。大賽自啟動以來，共收到全國113個單位設(shè)計仿真類和實(shí)物開發(fā)類參賽作品434項(xiàng)。
最終與陳晨所在團(tuán)隊(duì)一樣來到現(xiàn)場進(jìn)行決賽的，只有來自53所高校的90件作品。這些作品在現(xiàn)場面對評委的審查，各自進(jìn)行現(xiàn)場項(xiàng)目匯報、作品演示等路演環(huán)節(jié)。
在被圈起來的場地一隅，具有方形外觀、安裝輪子的機(jī)器人，正在以三個為一組快速地奔跑著。如果仔細(xì)觀察就會看到，每組三個機(jī)器人中間并無連接，全靠自動監(jiān)測系統(tǒng)保持一定距離，整齊有序地在隊(duì)員的控制下行進(jìn)。
在另外一塊展示場地，面積不大的蹦床上，一架四足機(jī)器人正在“歡快”地蹦跳。人類在蹦床上玩耍并不稀奇，甚至幾歲的孩童也能完成。但是機(jī)器人在蹦床上的蹦跳卻不是件易事。首先，制作者要保證它不會跳離蹦床的范圍；其次，還要保證它在空中的體態(tài)，不會翻轉(zhuǎn)也會傾斜……
在靜態(tài)展示區(qū)域，盡管沒有機(jī)器人助陣，但是展板上的內(nèi)容也引起了不少人的注意。
此次比賽參與展示的項(xiàng)目頗為多元。其中，有基于智能機(jī)器人、機(jī)械與醫(yī)療領(lǐng)域的項(xiàng)目，例如北理工的“基于導(dǎo)管導(dǎo)絲協(xié)同操作球囊導(dǎo)管配合輸送的心腦血管介入手術(shù)機(jī)器人”、上海大學(xué)的“基于esp32的智能輸液監(jiān)控系統(tǒng)”等；也有展示智能機(jī)器人深度學(xué)習(xí)能力、靈活性等項(xiàng)目，例如浙江大學(xué)的“多智能體協(xié)作對抗系統(tǒng)—小型足球機(jī)器人”等。
解決“卡脖子”技術(shù)難題
雖然展示作品來自各個領(lǐng)域，且各有千秋，但它們都具有高效創(chuàng)新的共通點(diǎn)，甚至有些項(xiàng)目解決的就是國內(nèi)某些“卡脖子”的技術(shù)難題。
“基于仿生視網(wǎng)膜的高速識別跟蹤系統(tǒng)”是北理工光電學(xué)院課題組的研究項(xiàng)目，來自該項(xiàng)目組的研究生閆雷在接受《中國科學(xué)報》采訪時表示，“仿生視網(wǎng)膜”是通過計算機(jī)等技術(shù)模擬人眼。“它適合震動、大視場以及需要高分辨率的場景。”閆雷說。因?yàn)槟壳皥D像跟蹤系統(tǒng)存在高分辨率圖像與巨大計算量無法兼顧等矛盾，所以模仿人眼分辨率變化的原理，可以讓成像系統(tǒng)在震動的過程中更穩(wěn)定，也可以讓圖像跟蹤系統(tǒng)在大視場內(nèi)更好地跟蹤目標(biāo)，壓縮冗余信息。
來自哈爾濱工業(yè)大學(xué)的“基于行程放大機(jī)構(gòu)的宏微壓電驅(qū)動系統(tǒng)”在最終的評選結(jié)果中榮獲二等獎。該項(xiàng)目組的陳方鑫在面對評審委員會主任、中國工程院院士楊紹卿時略顯緊張。作為第一個被評委審視的項(xiàng)目，陳方鑫對于這項(xiàng)技術(shù)頗有信心。“這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的領(lǐng)域較多，例如航天領(lǐng)域，我國的衛(wèi)星上就可以應(yīng)用我們的技術(shù)。”陳方鑫告訴《中國科學(xué)報》，因?yàn)榭臻g光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性和航天器載重的有限性，衛(wèi)星上搭載的拍攝系統(tǒng)無法一次被帶入太空，“這就需要原件被拆散，然后在太空中重組。”陳方鑫說，“將精密器件重組前提是高精度驅(qū)動裝置。”
國內(nèi)這類技術(shù)相對落后，迫使我國必須購買國外產(chǎn)品。而隨著我國深空探測領(lǐng)域深入，這項(xiàng)技術(shù)勢必要突破。陳方鑫所在團(tuán)隊(duì)研究的就是這項(xiàng)技術(shù)。“此外，激光武器、光柵拼接等也需要這類驅(qū)動裝置。”
面對院士的點(diǎn)評，陳方鑫覺得受益匪淺。“我們的工作處在實(shí)驗(yàn)室階段，對于實(shí)驗(yàn)室外的具體工程問題思考不足。”陳方鑫說。他們現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)了“從無到有”的過程，下一步將繼續(xù)“從有到精”的提升。“這次比賽對我們來說是很好的展示平臺，如果有機(jī)會，我們希望與企業(yè)進(jìn)行合作，將技術(shù)落地。”陳方鑫期待著。
前文提到的“E-repair口袋生物3D打印機(jī)”也獲得了二等獎。“我們根據(jù)不同創(chuàng)面設(shè)計了不同的材料，例如面對怕感染的創(chuàng)口，我們在材料中加入了殼聚糖等抑菌型較好的成分，對于那些比較深的創(chuàng)面，我們則使用有含有膠原蛋白的材料。”陳晨在接受《中國科學(xué)報》采訪時解釋說。除了緊急處理，這臺設(shè)備還可以與手機(jī)相連，手機(jī)應(yīng)用程序背后則是專業(yè)的醫(yī)生。在面對比較復(fù)雜的情況時，手機(jī)可以拍攝畫面實(shí)時傳遞給醫(yī)生，由其給出專業(yè)意見后，再打印出所需要的醫(yī)用材料。
此外，這臺設(shè)備還具有深度學(xué)習(xí)功能。“我們的項(xiàng)目從2017年開始，經(jīng)歷了兩次迭代后才有了現(xiàn)在這臺設(shè)備。”陳晨介紹道。目前，這項(xiàng)設(shè)備已經(jīng)著手進(jìn)行動物實(shí)驗(yàn)。而研究人員也已經(jīng)做好準(zhǔn)備，應(yīng)用到臨床。
為學(xué)生提供創(chuàng)新的展示平臺
對于此次大賽，北京理工大學(xué)兵器學(xué)科特區(qū)辦公室、大賽組委會秘書長柏利在接受《中國科學(xué)報》采訪時表示：“這次比賽是在立足雙創(chuàng)、增強(qiáng)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)基礎(chǔ)上舉辦的，主要圍繞智能機(jī)電領(lǐng)域創(chuàng)意類與創(chuàng)新類項(xiàng)目，就是要加強(qiáng)大學(xué)生科技創(chuàng)新實(shí)踐活動，也要讓大學(xué)生牢記國家創(chuàng)新驅(qū)動的使命。”
同時，柏利表示，這次大賽的評選結(jié)果也將從先進(jìn)性、科學(xué)性、現(xiàn)實(shí)意義三方面綜合評價。“很多學(xué)生的創(chuàng)意都很有意思，也是為他們提供展示的機(jī)會。”
“雙創(chuàng)”離不開創(chuàng)新與創(chuàng)意，有創(chuàng)新就意味著知識產(chǎn)權(quán)。閆雷所在團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)為“基于仿生視網(wǎng)膜的高速識別跟蹤系統(tǒng)”申請了多項(xiàng)專利。“創(chuàng)新不是一蹴而就，而是將之前所學(xué)的知識進(jìn)行梳理與歸總。”閆雷說，“有的創(chuàng)新是原理創(chuàng)新，有的是技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新，但是對于大學(xué)生來說，開始時主要是組合創(chuàng)新。有了創(chuàng)新意識后就可以從原理以及技術(shù)應(yīng)用上進(jìn)行創(chuàng)新。這是個循序漸進(jìn)的過程。”這次比賽，讓閆雷看到了很多自己研究領(lǐng)域外的技術(shù)，他感受到了創(chuàng)新的魅力。
陳方鑫則在講解完后，馬上迎來了其他高校科研團(tuán)隊(duì)的成員。這次比賽無疑為這些實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的天之驕子們，打開了另一扇創(chuàng)新的大門。
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