海大学生团队改进海参捕捞机器人 在全国大赛中突围获得特等奖

2021-09-23 06:34 大众报业·半岛网阅读 (28851) 扫描到手机

海大学生团队和他们的气压控制一体化海参吸捕机器人。

文/图 半岛全媒体记者 刘金震

捕捞海参可是一个体力活,面临水流、低温等考验,是否能够通过机器来替代呢?9月22日,记者从中国海洋大学了解到,一支由5人组成的大学生团队,针对海参捕捞提出了全新解决方案,研发了一款气压控制一体化海参吸捕机器人,获得了第十届全国海洋航行器设计与制作大赛B2类的特等奖。

大学生研发吸捕神器

五人均为工程学院2018级学生,分别来自自动化、轮机工程、工程管理专业。研发的机器人全称为“气压控制一体化海参吸捕机器人”,以遥控方式控制机器人移动至海参密集处,通过前端摄像头图像对水下环境复原以及对海参进行识别,进而通过柔性转向头和吸捕装置互相配合,对海参进行精确高效的吸捕。吸捕海参随水流掉入海参收集网,吸捕装置活塞回程完成一次吸捕工作。团队还给它起了一个可爱的名字,叫做“参蓝”。

“学校每年都有类似捕捉海参的机器人作品,但基本都是以机械臂来抓取海参,工作效率比较低,抓取速度比较慢。”团队队长孙良杰告诉记者,团队的创意来自一场实验。当时老师通过针管在水里吸东西,他们受此启发决定做出一款设计,希望通过吸力来完成海参的捕捉。如此一来,捕捞者就可以在岸边控制,借助水下机器人传回的画面,控制机器人水下作业吸捕海参。

记者了解到,团队中的三名主力研发成员,从大一便组队参加机器人比赛,主要方向为管道巡检、海参目标识别。当时一边做项目一边学习,参加了大量机器人方面的比赛,申请了两项海大的本科生研究发展计划,以及一个国家创新训练计划,大学期间除了学习就是泡在实验室。今年3月份接到研发任务时,几个人马不停蹄投入实验,开始了对于机器人的研发过程。

机器人研发主要涉及机械、电子和控制,五个人根据自身特长确定了分工。在这支学生团队中,自动化专业的阚全民负责硬件,承担了机器人的电路环节;对单片机编程有一定了解的孙良杰,则承担了机器人控制的板块;张闯负责机械部分,另外两名女生则负责项目展示和作品申报。

斩获特等奖中最高分

虽然组建一款机器人并非难事,但靠气动实现吸捕却是创新,尤其吸捕海参的活塞筒和柔性换向头运动,成了摆在团队面前的两大难题。孙良杰告诉记者,活塞筒是吸捕的重要部分,看上去就像放大版的针管,靠气动滑轨来进行驱动,实现自动化捕捉。但海参捕捉对速度有要求,必须拿捏得恰到好处。活塞筒太大会造成速度降低,太小又不能保持系统的稳定,团队在中间进行了反复实验。此外,由于一些海参栖息场所非常苛刻,单靠机器人的运动来吸捕并不方便,团队又在活塞筒前面加入一个仿生象鼻的结构,通过充气实现了柔性换向头的运动。

团队总共做了两版机器人,第一版诞生于期末考试期间,由于参赛时间比较紧张,整个设计显得有些粗糙,运动效果也不甚理想。更重要的是,团队在进行实验时发现,机器人在进行水下作业实验时,竟然出现了漏水的情况,只能对机器人再次进行改进。为了尽快拿出一款满意的设计,团队几个人放弃了暑假回家计划,天天猫在实验室里更新设备。经过改良后的机器人,体积相比第一版缩小三分之一,运动起来也更加灵活和轻便。

8月份参加第十届全国海洋航行器设计与制作大赛,他们的作品得到了评委一致认可,最终捧回了B2类的特等奖,也是特等奖当中的最高分。孙良杰告诉记者,在进行机器人研发过程中,团队总是一起熬夜到天亮,成员之间的默契和感情更深了,也学会在遇到困难时不言放弃。目前,团队五人基本确定保研。