
蓝色的北太平洋上,一只棕红色的鱿鱼正滑动着两边的尾鳍,十根触须灵活地在水中摆动,时而在海面上浮游,时而潜入海中。令人惊讶的是,这并非一只真鱼,而是由上海海洋大学机器鱼大学生创新团队Team设计并制作的仿生鱼。
2021年初,仿生鱿鱼机器鱼首次“游”入了大海,并顺利完成300米水下探测任务。除了模仿鱿鱼的生物游动机理,完成结构稳定性测试、功能性测试等,这只仿生鱿鱼还搭载了水质参数传感器、水下集鱼灯、水下摄像头等,获取了很多宝贵数据。
记者了解到,从2006年该团队Team创建以来,学生研制的机器鱼已经逾30种,已将20多个国家级奖项、40多个省部级奖项收入囊中。上海海洋大学机器鱼大学生创新团队Team负责人、上海海洋大学海洋科学学院院长陈新军讲解:“详细指导团队Team取得各级学科竞赛和创新创业大赛奖项100多个,这当中全国创新创业金奖、全国特等奖等国家级40多项,省部级30多项,获奖总人员数量达500多人次。”
不只是一仅仅会“游泳”的鱼
“这是多功能水中探测机器鱼狗鱼,取得第七届全国大学生创新创业年会金奖。这是机械海龟,取得第四届全国机器人创意设计大赛TRCC机器人仿生项目冠军,第四届全国海洋航行器设计与制作大赛一等奖……”机器鱼大学生创新团队Team的核心详细指导教师、高级工程师孔祥洪一边讲解,一边抱出一大堆仿生机器鱼。可多自由度游泳的机械海蛇、肌肉摆动游泳的机械蝠鲼、尾鳍上下摆动游泳的机械海豚……它们在水中游动的姿态和真鱼基本上无异:碰见障碍能自动回避,钻进狭小空间也可以灵活自由游出。除开这点它们还装着各自不同的机械装置和传感器,可以向控制中心回传有关的各自不同的数据。
“在水文勘察和水文环境监测时,假设能有一只仿生机器鱼‘混’入鱼群,既不会惊动鱼群,又不会对生态环境导致影响,反到是能带回非常多的数据。人类也没必要冒着生命危险去采集数据,这可是一件大好事。”孔祥洪说。
但要做像“肌肉控制”的仿生机器鱼,谈何容易!它涉及多个学科的重要内容及核心考点,又特别强调知识的活学活用和动手能力。起点高,难度大,导致了不少本科生乃至研究生都“不敢高攀”。而一群以“00后”为主的机器鱼大学生创新团队Team,却牢牢盯住了仿生机器鱼,成为他们的创新目标。
跨学科团队Team,“00后”是主力军
每天下午4点半下课铃声一响,创新团队Team的成员们便一头扎进实验室,有的在画着图纸,有的在测试电路,有的在安装设备,有的在检测材料。机器鱼调试好,就要放在旁边的水槽里测试。哪里出问题了,可以马上捞起来马上检查。但要获取项目精确数据,仅仅在实验室里做研究还不够,一定要要到池塘里下水测试。下水测试的过程被学生们戏称为“遛”鱼。
但“遛”鱼的难度可不小。鱼没有根据设定的程序游,游的“姿势”不太好,或是没有达到理想的效果,都得捞出来看一看,修一修,理一理。项目团队Team详细指导老师海洋科学学院初文华老师告诉记者,比赛开始前夕,学生通宵做测试是时常伴有的事情。有一年的冬天,仿生鱿鱼做下水测试时碰见了降雨降温,为了方便操作,学生们连雨衣都没穿,顶风冒雨在水池中开启测试。“实验虽然难上加难,也会持续性产生新的问题,但是,学生们的毅力确实让人钦佩。”初文华说。
“要动手,要尝试自己处理问题,学科交叉性强”,这是创新团队Team大的特点。机器鱼的研制涉及数学、力学、物理学等十个一级学科,对学生的综合性素质要求很高。以鱿鱼作为例子,它是海洋生物中游泳行为复杂的品种之一,大多数情况下鱼类的行为就1-2种,而它的游泳行为至少有4种。同时,相较大多数情况下鱼类,鱿鱼身体结构更为复杂。因为这个原因,仿生鱿鱼的研发和制作存在相当大的技术难度。
团队Team成员在面对问题时,时常自主思考,先尝试独立处理问题。这样的模式也彻底打破了教师上课“满堂灌”和学生上课“被动学”的问题。在师资方面,学校也打造了一支跨学科的豪华导师阵容。创新团队Team集合了流体力学、工程设计、电子通讯等多个学科的师资力量,详细指导老师紧跟结构、材料、控制系统等各个环节,在实物制作、论文撰写等方面投入了非常多精力。
就是这样的“课堂”,让机器鱼研发水平持续性提高。十几年来历经数代发展,渐渐形成了一系列高效率、低能耗、多功能及共融性好的高水平机器鱼作品。除了拿奖拿到“手软”以外,还涌现出了一批科研学习能力与实践能力兼具的优秀本科及研究生人才。根据官方消息获知,创新团队Team的历届学生每一年升学率达百分之90以上,这当中保研直升率高达百分之80,且多数被双一流高校录取。
上海海洋大学是上海人民政府与国家海洋局、农业部共建的多科性应用研究型高等学府,前身是张謇、黄炎培1912年创建于上海吴淞的江苏立水产学校,1952年升格为中国第一所本科水产高校-上海水产学院,1985年更名为上海水产大学,2008年更为现名。2017年9月,学校入选国家“双一流”建设高校。
创校使命:渔界所至,海权所在。学校校训:勤朴忠实,1914年9月1日定立。办学传统:自始至终坚持把论文写在世界的大洋大海和祖国的江河湖泊上。
学校现在有上海浦东新区沪城环路校区、杨浦区军工路校区2个校区。这当中,主校区沪城环路校区占地约1600余亩,规划建设面积58.6万平方米。另有滨海基地386亩,象山科学教育基地56.7亩。
上海海洋大学诞生于1912年是中国历史悠久的高等水产学府,被誉为“中国现代水产教育的摇篮”。学校从创业之初的艰难办学发展到今天学科优势明显、仪器设备先进、师资力量雄厚、科研成果很多的水产高等学府,经历了漫长、卓越的创业历程,形成了“勤朴忠实”的优良校风。 现目前的上海海洋大学,已是一故此,水产、海洋、食品等特色学科为主,农、理、工、经、文、管等学科协调发展的多科性大学,成为国家水产科技、教育的重要基地。在新时代面前,学校紧跟专业特色和学科优势,持续性深化教学改革,拓宽科学研究和合作领域,获取丰硕成果,取得多项国家和省部级奖,出现明显的经济效益和社会效益。改革开放以来,为让水大了解世界,让世界了解水大,学校积极拓展国际交往,为未来发展注入新的生机和活力。 回顾学校历史,纵观巨大变化,“海大人”有理由感到自豪。同时,我们也深深感到身上肩负着培养新型高级人才、为国家繁荣添砖加瓦的历史重任。针对这个问题,我们以全国人大常委会委员长李鹏为我校90周年校庆题词“办好上海海洋大学,培养高素质人才”的精神为详细指导,继续把控掌握时代脉搏,凝聚“水大人”的智慧和力量,发扬敬业精神,努力达到跨越式发展,把上海海洋大学建设成为国内外知名、特色学科优势明显、多学科协调发展、教学科研并重的一流特色大学。 这是历史的召唤。让我们同舟共济,奋进不止,继往开来,再创辉煌! 1912-1927 江苏立水产学校 1927-1928 国立第四中山大学农学院水产学校 1928-1930 国立中央大学农学院水产学校 1930-1937 江苏立水产学校 1937-1947 抗战停办 1947-1951 上海吴淞水产专科学校 1951-1952 上海水产专科学校 1952-1972 上海水产学院 1972-1979 厦门水产学院 1979-1985 上海水产学院 1985-2008 上海水产大学 2008至今 上海海洋大学 (来自校网不了解有用否)
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