排爆机器人
太阳能随动系统
中科院杨叔子院士仔细倾听学员们介绍节能“刹车”
编者按 1914年,在德国进攻的炮火中,一个正在厨房值班的法国士兵慌乱之中将一口铁锅扣在头上,炮击过后附近的其他法国士兵大都被炸死了,而这位却因铁锅而幸免于难。此事引起了法国军界的注意,他们组织专人进行研究,于是便有了现代的金属防护头盔。点燃隐藏在群众之中的创新火种,在某种程度上能促进人类的创新思维,进而转化为一个时代的创新力。校园是学习知识的场所,更是孕育创新的沃土,让创新之火转化为创新能力并非要等到走出校园之后。解放军理工大学鼓励学员创新,不断实现知识向能力的转化,近3年来学员在国内外各种创新竞赛中先后获得190多个奖项,解读学员们看似稚嫩,却充满新意的成果,给人众多启迪。 排爆机器人:
小个子大身手 初春,南京东郊某训练场,一场模拟反恐排爆演练在浓浓火药味中拉开帷幕。
“现场发现不明疑似爆炸物,请求排爆支援。”随着指挥员一声令下,只见履带式排爆机器人迅速向目标地域开进。侦察判断后,灵活地用机械手将可疑爆炸物夹起,转移到安全地带。机器人的任何举动都“听命”于不远处的指挥官手中的一对远程无线遥控器。10多分钟后,前方传来的数据显示,排爆取得成功,圆满完成了此次“战斗”任务。
这一切并非出自专家教授之手,而是解放军理工大学几名学员智慧的“结晶”。
一次偶然机会,学员赵楠和他的同学读报时看到“当前国际范围内恐怖活动日益猖獗,人工排爆难度大、危险性高……”的报道,强烈的使命感使他们萌生了“研制一种可遥控的排爆机器人,以最小代价取得大胜利”的想法。
学校对他们的提议给予了大力支持。同学们迅速组成课题组,利用课余时间,查阅了大量的资料,筛选了最佳方案。针对反恐作战中存在的环境恶劣、目标识别难等问题,他们采用各种先进手段,解决了无线遥控、传感探测、目标识别等多项技术难题。
现今,遥控排爆机器人已经成为国内反恐排爆人员的集训装备,多次完成排爆演练任务,被誉为“反恐精英”。
专家解读 理工大学工程兵工程学院教授严骏:遥控排爆机器人的研究在很多国家已经全面展开。在美军现有的工程装备机械中,用于爆炸物排除的智能机器人,其价格往往在十几万美元以上。国内对于这一领域的研究主要是在排爆的机械手方面的制作和控制,而对于电子控制等方面研究较少。学员们研制的小型遥控排爆机器人不仅造价低廉,可经过功能扩充实现各种危险地域的排爆作业,还可以用在环卫作业、探测作业等领域,市场应用前景广阔,具有重要的军事和社会效益。
节能“刹车”:
七成能量可再用 21世纪,汽车在城市交通中的地位越来越重要。在我们出行方便的同时,车辆的频繁制动也带来了大量的能源浪费。
“每踩一脚刹车就是一块钱。”一位出租车驾驶员曾这样形容刹车带来的能源损耗。据初步统计,仅此一项我国每年就将造成油料损耗高达数百万吨。
如果能发明一种新型刹车系统,可以将车辆制动时损失的能量储存并二次利用起来,那每年不就可为国家节约下数百万吨油料吗?理工大学工程兵工程学院肖智慧、刘成铭等5名机械专业学员提出了大胆的设想。
他们结合专业所学,用传力制动的方式取代传统的摩擦制动,变“以静制动”为“以动制动”,即把制动时的动能适时通过蓄能器储存起来,车辆起步时再予以释放,推动车辆前行。这样车辆制动损耗的能量便可得到再次利用。在教员周建钊、程建辉的指导下,同学们买来材料,利用实验室开始加工制作。经过半年多的摸索,成功研制出了国内首台“节能制动系统”样机,并荣获第三届全国大学生机械设计大赛大奖。
“这一节能项目很好,你们要继续研究下去。”中国科学院杨叔子院士看了这一创新作品后,给予了很高评价。
专家解读 理工大学工程兵工程学院教授周建钊:节能制动在我国和世界发达国家都是一个比较前沿的研究领域。目前,对其研究程度更多的是停留在概念、理论的探讨或相关的初级样品开发上,有关节能制动器的研究和开发仍然是空白。“节能制动系统”装置打破传统靠摩擦制动的思路,利用惯性储能机构将车辆行驶的动能转换成可储存的能量,使这些能量70%以上得到“二次利用”,达到节能环保的目的,具有广阔的推广和应用价值。
太阳能随动系统:
创造蓄能最大化 随着人们环保意识的增强,太阳能设备在日常生活中的应用日益广泛,小到太阳能热水器、太阳能电子公交站牌,大到太阳能动力汽车、太阳能发电厂等。但理工大学气象学院学员潘惠能、刘航仔细观察发现,这些设备上应用的太阳能电池板总是固定地朝着一个方向。
“怎样才能让太阳能电池板像向日葵一样跟随太阳旋转,最大效率地利用太阳能呢?”学员潘惠能、刘航两人一合计,便“拉拢”了其他3名学员组成了科技攻关小组。
在攻关过程中,学员们了解到这样一个信息:目前,卫星上的太阳能电池板已经实现了自动跟随太阳旋转,但是这套设备非常昂贵,不适合民用。能不能设计一套既简单实用又价格低廉的太阳能随动系统?
“可以用单片机来实现自动控制!”
“不行,单片机太复杂了,以我们的专业水平根本无法通过程序控制。”
在沈超玲教员的指导下,他们利用光敏电阻及放大驱动电路原理,终于设计出了一种太阳能随动系统,并在此基础上开发了配套使用的充供电系统,最终制成一套太阳能综合应用系统。
攻关小组把该系统架设在室外进行了为期一周的测试观察——早晨电池板对准东方,中午对准南方,傍晚对准西方,次日早晨又“回到”了东方,成功了!
在刚结束的大学“卓越杯”科技创新竞赛中,“太阳能综合应用系统”项目获发明制作一等奖。
专家解读 理工大学气象雷达教研室主任沈超玲:就太阳能随动系统而言,国际上也有研究,但代价较大。学员们采用光敏电阻及放大驱动电路原理设计的该系统,方法手段在国际上是领先的。它小巧简便,适合部队在野战状态下使用,在漫射光条件下也能发挥重要作用,该成果具有广阔的推广和运用价值。