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中国海洋大学 - 《中国海洋大学报》

无惧风浪,“蛇巡”奋楫

——访第十七届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛获奖团队

2025-01-16     浏览(70)     (1)

这篇文章介绍了由五位学生组成的团队在第十七届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中获得全国一等奖的项目“蛇巡智检,风起电涌——一种刚柔耦合的海上风机塔筒蛇形巡检装置”。他们为了实现这个项目,在老师的指导下不断调整研究思路,从蛇形形态中获得灵感,并以此为基础设计出了独特的蛇形巡检装置。经过不懈努力,最终实现了项目的成功。团队成员也获得了成长,继续深耕海洋,为海上风电的发展贡献青春力量。

在今年的第十七届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛上,由学校 2022 级电子信息工程专业张馨予、2022 级轮机工程专业李宏杰、2022 级港口航道与海岸工程专业沈冰琛、2022 级电子信息工程专业杨璐琦、2022级自动化专业李明洋五位学生组成的团队,凭借项目“蛇巡智检,风起电涌——一种刚柔耦合的海上风机塔筒蛇形巡检装置”,在上千支队伍中杀出重围,荣获全国一等奖的好成绩,不仅彰显了海大学子优秀的创新精神与实践能力,也凸显了学校在培养高水平复合型人才方面的卓越成就。

因缘而聚,为梦同行

一个成功的项目固然引人瞩目,但项目背后默默耕耘的那群人同样值得敬佩。时间回溯到 2023 年 11 月末,当时正值 OUC-SRDP(中国海洋大学本科生研究发展计划项目)申报的关键时刻,一直怀揣科研梦想的张馨予,止不住兴奋与期待,她深知这是一个将自己想法付诸实践、开启科研之旅的绝佳机会。于是,她迅速行动起来,联络指导老师,明确研究方向,并着手组建团队。

“起初,我是通过周围同学的推荐,挑选了一些与我专业背景不同的成员,旨在最大化发挥跨学科优势。”在兴趣与热情的召唤下,这群志同道合的年轻人共同组成了一个充满活力的 SRDP 团队。

当张馨予了解到这次比赛信息后,她没有再另组团队,而是邀请原有成员,以 SRDP 项目的研究成果为基础,深入探索海上风电塔筒巡检这一前沿领域。

团队成员提到,目前国家海上风电的发展势头迅猛,但在海上风机塔筒的检测方面尚缺乏一个完善的体系,大多数检测工作仍依赖于人力,不仅耗时费力,而且成本高昂。而机器人检测则有望大幅降低成本,缩短巡检周期,从而更好地推动海上风电事业的蓬勃发展。

在前期准备过程中,成员们积极搜集各类资料,查阅相关文献,深入剖析当前巡检装置存在的不足,如履带式机器人在塔筒上难以实现灵活转向,磁力控制困难,以及足式机器人操作复杂等。

在老师的指导下,他们不断调整研究思路,终于从无需借助手足便能完成多自由度转向的蛇形形态中获得灵感,并以此为基础,设计出了独特的蛇形巡检装置。

创新扬帆,行稳致远

团队精心设计的蛇形巡检装置由控制系统、推进系统、吸附系统三个部分构成。

其中,控制系统负责控制机器人的前进、转向及其在塔桩上的稳定吸附功能;推进系统则通过其外壳和外壁的螺旋桨,实现机器人在水下的推进;最为关键的创新点在于吸附系统,成员们利用康达效应,在水下产生负压,使机器人能够牢固地吸附在塔桩上,有效避免传统磁吸附可能带来的不良影响。

成员们不仅在软件技能上进行深入学习,掌握树莓派编程、Solid Works 三维建模以及Ansys Fluent 流体仿真等专业技能,还开展了大量的仿真模拟实验与实地测试,针对装置的各项功能进行全面细致的实验,以确保整个系统的稳定运行与高度可靠性。经过“测试—改良—再测试—再改良”的多次循环之后,团队成员将蛇形巡检装置的控制系统、推进系统、吸附系统三个部分巧妙完美地组合在一起,以发挥其最大功用。

蛇形结构赋予了机器人在水下更为灵活的移动能力,而康达效应吸附技术及先进的视觉检测技术则使其能够完美适应复杂的海洋检测环境。机器人定期巡检不仅能够大幅减轻人力检测的负担与风险,还能有效延长塔桩的使用寿命,减少废弃物产生,为海洋资源的开发利用增添更多环保色彩。

一项新技术从最初的灵感迸发阶段到后期的实地操作阶段,所需要投入的绝不仅仅是时间和专业技能,还需要持之以恒的耐力和应对困难的勇气。

在长达一年的备赛过程中,熬夜对于团队成员来讲已是家常便饭,甚至在比赛前夕,他们还在实验室里紧张地调试电路、组装设备,直到凌晨五六点钟。

在返回宿舍的路上,他们看到了西海岸校区的日出和晨曦,回想起来,杨璐琦依旧记忆犹新,“那一刻,疲惫的身躯仿佛都被治愈了。”缓缓升起的朝阳为这段艰辛而又充实的备赛时光增添了一层温暖绚丽的色彩,成为他们心中永恒的美好记忆。这份坚持不懈的劲头,推动着整个项目稳步前行,使得蛇形巡检装置在不断创新与突破中日益完善。

同舟共济,逐梦深蓝

在一年的时光画卷上,总有一些色彩浓烈的笔触,这些线条相互交织融合,组成一幅幅印象深刻的画卷。而画卷中的主角,除了自己之外,还有耐心陪伴、倾囊相授的老师和志同道合、心有灵犀的伙伴。

“感谢”是团队成员提及陈琪老师、谢迎春老师时最常说的词。从项目申报书的字斟句酌,到细微的格式调整,再到实物的制作,老师们耐心地陪伴他们反复打磨。老师们的鼓励与支持成为团队面对困难时勇往直前的动力,也为他们的科研梦保驾护航。

“这次比赛带给我们的远不止一个奖项,更是一段无比珍贵的经历。”张馨予说。五位来自不同专业的成员,因比赛结缘,共同追逐梦想,挥洒青春汗水,也在合作中结下了深厚的友谊。

在团队中,李明洋负责软硬件设计,沈冰琛负责机械建模,李宏杰负责实物搭建,杨璐琦负责视觉部分……这样一种分工明确、专业互补的状态支撑着他们一直走到决赛。

张馨予感叹道,一路走来团队中的每个人都获得了成长,在这个比赛中,他们携手共进,既让个体思维的火花得到展现,也领悟到团队合作的真谛。大家从陌生到默契,每一步都凝聚着团队的成长与蜕变。

承前人之志,汇百川之思。2023 级的学弟学妹已欣然接过项目的接力棒,决心进行更为深入的研究和探索。团队成员也表示将“尽己所能地帮助他们”。大家齐心协力,继续深耕海洋,为海上风电的发展贡献青春力量。

(学生记者 许宇欣 张元 卢荟)

沈冰琛、杨璐琦、张馨予、李宏杰(从左至右)