我們走在創(chuàng)新路上
發(fā)布日期： 2019-12-18 供稿：中國(guó)科學(xué)報(bào)
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?cè)O(shè)計(jì)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(lái)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(guò)兩次的“3D打印機(jī)”時(shí)，打印機(jī)形如手槍般的外表成功地引起了評(píng)委的好奇。“這個(gè)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(duì)接踵而來(lái)的問(wèn)題，講解不如演示。只見(jiàn)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(dòng)“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(píng)委不禁上前摸了摸。
當(dāng)評(píng)委移步下個(gè)站臺(tái)時(shí)，陳晨深呼一口氣，似與隊(duì)友交流又似自言自語(yǔ)道：“太緊張了，太緊張了，感覺(jué)很多內(nèi)容都沒(méi)講出來(lái)。”
這是12月7日在北京理工大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱北理工）校內(nèi)舉辦的“2019首屆全國(guó)大學(xué)生智能機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”全國(guó)決賽中的一幕。
多元項(xiàng)目參與展示
“2019首屆全國(guó)大學(xué)生智能機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽”啟動(dòng)于6月，以“智能機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與綜合實(shí)踐”為主題。大賽自啟動(dòng)以來(lái)，共收到全國(guó)113個(gè)單位設(shè)計(jì)仿真類和實(shí)物開(kāi)發(fā)類參賽作品434項(xiàng)。
最終與陳晨所在團(tuán)隊(duì)一樣來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行決賽的，只有來(lái)自53所高校的90件作品。這些作品在現(xiàn)場(chǎng)面對(duì)評(píng)委的審查，各自進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目匯報(bào)、作品演示等路演環(huán)節(jié)。
在被圈起來(lái)的場(chǎng)地一隅，具有方形外觀、安裝輪子的機(jī)器人，正在以三個(gè)為一組快速地奔跑著。如果仔細(xì)觀察就會(huì)看到，每組三個(gè)機(jī)器人中間并無(wú)連接，全靠自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(chǎng)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(huì)跳離蹦床的范圍；其次，還要保證它在空中的體態(tài)，不會(huì)翻轉(zhuǎn)也會(huì)傾斜……
在靜態(tài)展示區(qū)域，盡管沒(méi)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(duì)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(lái)自各個(gè)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(guó)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(shí)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(lái)自該項(xiàng)目組的研究生閆雷在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)表示，“仿生視網(wǎng)膜”是通過(guò)計(jì)算機(jī)等技術(shù)模擬人眼。“它適合震動(dòng)、大視場(chǎng)以及需要高分辨率的場(chǎng)景?！遍Z雷說(shuō)。因?yàn)槟壳皥D像跟蹤系統(tǒng)存在高分辨率圖像與巨大計(jì)算量無(wú)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(dòng)的過(guò)程中更穩(wěn)定，也可以讓圖像跟蹤系統(tǒng)在大視場(chǎng)內(nèi)更好地跟蹤目標(biāo)，壓縮冗余信息。
來(lái)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(dòng)系統(tǒng)”在最終的評(píng)選結(jié)果中榮獲二等獎(jiǎng)。該項(xiàng)目組的陳方鑫在面對(duì)評(píng)審委員會(huì)主任、中國(guó)工程院院士楊紹卿時(shí)略顯緊張。作為第一個(gè)被評(píng)委審視的項(xiàng)目，陳方鑫對(duì)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(guó)的衛(wèi)星上就可以應(yīng)用我們的技術(shù)。”陳方鑫告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，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(wú)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?！标惙仅握f(shuō)，“將精密器件重組前提是高精度驅(qū)動(dòng)裝置?！?/p>
國(guó)內(nèi)這類技術(shù)相對(duì)落后，迫使我國(guó)必須購(gòu)買國(guó)外產(chǎn)品。而隨著我國(guó)深空探測(cè)領(lǐng)域深入，這項(xiàng)技術(shù)勢(shì)必要突破。陳方鑫所在團(tuán)隊(duì)研究的就是這項(xiàng)技術(shù)?！按送?，激光武器、光柵拼接等也需要這類驅(qū)動(dòng)裝置?！?/p>
面對(duì)院士的點(diǎn)評(píng)，陳方鑫覺(jué)得受益匪淺。“我們的工作處在實(shí)驗(yàn)室階段，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室外的具體工程問(wèn)題思考不足。”陳方鑫說(shuō)。他們現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)了“從無(wú)到有”的過(guò)程，下一步將繼續(xù)“從有到精”的提升?！斑@次比賽對(duì)我們來(lái)說(shuō)是很好的展示平臺(tái)，如果有機(jī)會(huì)，我們希望與企業(yè)進(jìn)行合作，將技術(shù)落地?！标惙仅纹诖?/p>
前文提到的“E-repair口袋生物3D打印機(jī)”也獲得了二等獎(jiǎng)。“我們根據(jù)不同創(chuàng)面設(shè)計(jì)了不同的材料，例如面對(duì)怕感染的創(chuàng)口，我們?cè)诓牧现屑尤肓藲ぞ厶堑纫志洼^好的成分，對(duì)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?！标惓吭诮邮堋吨袊?guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)解釋說(shuō)。除了緊急處理，這臺(tái)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(duì)比較復(fù)雜的情況時(shí)，手機(jī)可以拍攝畫面實(shí)時(shí)傳遞給醫(yī)生，由其給出專業(yè)意見(jiàn)后，再打印出所需要的醫(yī)用材料。
此外，這臺(tái)設(shè)備還具有深度學(xué)習(xí)功能?！拔覀兊捻?xiàng)目從2017年開(kāi)始，經(jīng)歷了兩次迭代后才有了現(xiàn)在這臺(tái)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(dòng)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(tái)
對(duì)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(huì)秘書長(zhǎng)柏利在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)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(dòng)，也要讓大學(xué)生牢記國(guó)家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的使命?！?/p>
同時(shí)，柏利表示，這次大賽的評(píng)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(píng)價(jià)。“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(huì)?！?/p>
“雙創(chuàng)”離不開(kāi)創(chuàng)新與創(chuàng)意，有創(chuàng)新就意味著知識(shí)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(shí)別跟蹤系統(tǒng)”申請(qǐng)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(shí)進(jìn)行梳理與歸總?！遍Z雷說(shuō)，“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(duì)于大學(xué)生來(lái)說(shuō)，開(kāi)始時(shí)主要是組合創(chuàng)新。有了創(chuàng)新意識(shí)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(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程?！边@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(lái)了其他高校科研團(tuán)隊(duì)的成員。這次比賽無(wú)疑為這些實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的天之驕子們，打開(kāi)了另一扇創(chuàng)新的大門。
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