研发极地“航母”为无人机探测保驾护航
本报记者 郭丽菲
南极是地球上唯一一个没有常住居民、没有国界、其巨大的潜在资源未被开发利用的独特地区。作为人类共同的财富，南极资源的和平利用及其领土的归属问题，始终是南极的热点和焦点问题。在21世纪中，南极这一悬而未决的棘手问题将面临更加严峻的形势，有待于世界共同协商解决。
极地机器人是国家战略性新兴产业，作为一种智能化装备，机器人可以延伸科学家的眼睛和手脚，实现漫游、观测、采样等功能，对大范围、深层次的极地探测具有重要意义，同时也可以尽量避免因极地恶劣的气候和自然条件给科考人员带来的风险。
在第八届 “创青春”山西青年创新创业大赛中，来自太原理工大学的一支本科生创新创业团队设计的机器人为极地勘测提供了一种可行的技术方案，也可以为今后的极地科考提供一定的保障支持。
大胆构想 深耕科研
“十四五”国家重点研发计划中，为全面贯彻落实建设海洋强国战略部署，科技部同有关部门，共同启动实施了国家重点研发计划“深海和极地关键技术与装备”重点专项。
针对南极恶劣的极地环境，同时又尽可能有效保障南极科考的顺利进行，太原理工大学创新创业团队通过考察调研，创新性地提出了一种具有极地勘测功能的陆空机器人组合——极地“航母”。
极地“航母”是一款用于应对极地恶劣环境，为我国极地科研事业提供便利并可减少科研人员面临危险的辅助智能装置。主要采用后驱履带轮并步进式三合一减速电动机、无人机引导回收系统、无人机复飞弹射系统，从而为极地科研事业提供更加便利的条件。
“我们研发的这种机器人应用了最新的南极科考试验成果，并通过一系列的建模仿真分析，模拟验证了该机器人的实用性和可靠性，从理论上满足了极地环境设备所需的工况要求。”队长赵润泽介绍，极地环境恶劣，在此之前都是人工为无人机提供应急保障服务，他们团队研发的产品力求改变这一格局，并且能够支撑无人机前往更深一层的南极内陆，在恶劣的环境下为无人机的探测保驾护航，避免了人为操作带来的风险。
“现有无人机回收弹射方式冗杂，对无人机进行回收几乎都是通过人工操作，无人机复飞装置也几乎都是依靠手支架人工进行操作，难以实现一体化和自动化。为解决极地环境对科考所带来的局限性，我们团队打破了既有的固定概念，从原点开始重新开发并提供新的解决方案。”赵润泽说，在技术上，他们有极大的信心和力量彻底打破一些强国在极地等恶劣环境下勘探的领域构建已久的技术壁垒。
极地“航母”主要服务对象是极地科考的成员，在为他们提供便利的同时也减少了他们所需要亲身面对的危险，是一款主要针对极地科研市场以及一些其他场合科研项目的新型辅助勘探设备。
躬身实践 精诚合作
现代社会，自然科学不断分支并迅猛发展，科研创新领域个人英雄主义时代早已过去。专业细分的当代，科研创新更多地要依赖团队合作。
“团结合作，是一个重要的精神，一个科研项目要想成功，除了团队成员自身要有较高的素质，还必须要有能够同别人合作的精神。”赵润泽告诉记者，就拿他们这个科研团队来说，不同专业、不同年级的同学在老师的带领指导下，躬身实践、精诚合作，历经两年时间才最终取得科研成果。
前期团队成员由张金柱老师带领并参与了多项关于极地勘探的调研与研究工作。中后期团队成员对项目进行打磨完善，团队成员共同参加了科技研发与商业计划的工作。
团队组建前期，赵润泽作为队长带领队员们与指导老师一起通过了对利用机构拓扑综合方法综合出能够满足无人机回收、充电及复飞的应急保障机器人机构的性能测试，为后续研究积累了足量的研发数据。
中期团队对应急机器人进行车体调试，运用 SolidWorks、Adams软件对该机器人进行建模与仿真分析，并得出了定量化的仿真结果，尤其是对无人机撞网的精确定点回收方式的研究。精确定点回收适合小型固定翼无人机在狭窄回收场地或舰船上使用，引导无人机准确飞向拦阻网，触网后柔和地吸收能量，从而平稳、准确地实现撞网回收。
经过团队的不懈努力，极地应急保障机器人研究现已取得较大进展，在对最新样机的测试中，预期功能成功实现。
经过两年的辛勤付出，现阶段团队处于研发工作的后期，主要由张凯同学对极地机器人不断测试与完善，探索更加稳定先进的控制系统提升应急保障机器人的综合性能，团队预计距产品走出实验室，真正投入并应用在极地探索事业上的时间将不会久远。
同时，为了使项目能更好地契合商业化发展，团队中两位经管学院的本科生对项目的商业模式与资本运营等方面制定了专业的商业计划，根据每个人的特点，两位同学进行了明确的分工，王菲同学负责市场分析和竞争分析的策划及修改，吕大伟同学负责业务模式和财务预测的策划及修改。由于同为经管学院的学生，在策划书的撰写过程中，两人常常开展线上及线下讨论，及时进行沟通，互相听取对方的意见。与此同时，同学们日常进行资源共享，让每个人都处于一个团队的氛围中，不断提高团队的配合能力以及默契程度，合理分工，各尽所长，有条不紊，按部就班。
成果转化 产业对接
推动高校科技成果最终落地，需要将科技成果与实体产业无缝对接。
“在生产线上，我们预计和山西一些大型的机器制造公司达成长期稳定的合作，在我们的资金周转灵活、独家垄断到期后，我们也将逐步建立自主生产线，为拓展更大的市场规模，以山西为中心带动极地勘探行业发展而努力。”赵润泽介绍，在销售渠道上，他们未来将以极地勘探为主，广泛涉猎其他领域。
在科研领域，他们将极地 “航母”销售给科研机构；在商用领域，他们将剩余的库存商品租赁给科技爱好者或其他组织，作为无人机的发射与回收载体，为无人机爱好者或需要临时使用该设备的相关机构提供更安全高效的体验；在教育领域，极地无人机应急保障机器人缩小的比例模型可用作中小学科技教育配套产品，如小型应急保障机器人、装配工具及指导性教材；另外，一定规模的科创公司往往会建立自己的研究基地，这也可以作为对外开放的中小学乃至高等教育的实践教育基地。
科技创新能力代表了一个国家的未来潜力，青年才俊则是一个国家科技创新的中流砥柱。太原理工大学这支科研团队响应国家号召，紧跟政策走向，帮助我国在极地科考建立优势；引入北斗卫星，积极投身于最新科技发展前沿，引领未来科技潮流。
“做青年人应做之事，担青年人应担之责，极地科考需要有我们青年一代！”这个充满活力的青年科研团队正迈着矫健的步伐，向着更高的目标迈进。
南极是地球上唯一一个没有常住居民、没有国界、其巨大的潜在资源未被开发利用的独特地区。作为人类共同的财富，南极资源的和平利用及其领土的归属问题，始终是南极的热点和焦点问题。在21世纪中，南极这一悬而未决的棘手问题将面临更加严峻的形势，有待于世界共同协商解决。
极地机器人是国家战略性新兴产业，作为一种智能化装备，机器人可以延伸科学家的眼睛和手脚，实现漫游、观测、采样等功能，对大范围、深层次的极地探测具有重要意义，同时也可以尽量避免因极地恶劣的气候和自然条件给科考人员带来的风险。
在第八届 “创青春”山西青年创新创业大赛中，来自太原理工大学的一支本科生创新创业团队设计的机器人为极地勘测提供了一种可行的技术方案，也可以为今后的极地科考提供一定的保障支持。
大胆构想 深耕科研
“十四五”国家重点研发计划中，为全面贯彻落实建设海洋强国战略部署，科技部同有关部门，共同启动实施了国家重点研发计划“深海和极地关键技术与装备”重点专项。
针对南极恶劣的极地环境，同时又尽可能有效保障南极科考的顺利进行，太原理工大学创新创业团队通过考察调研，创新性地提出了一种具有极地勘测功能的陆空机器人组合——极地“航母”。
极地“航母”是一款用于应对极地恶劣环境，为我国极地科研事业提供便利并可减少科研人员面临危险的辅助智能装置。主要采用后驱履带轮并步进式三合一减速电动机、无人机引导回收系统、无人机复飞弹射系统，从而为极地科研事业提供更加便利的条件。
“我们研发的这种机器人应用了最新的南极科考试验成果，并通过一系列的建模仿真分析，模拟验证了该机器人的实用性和可靠性，从理论上满足了极地环境设备所需的工况要求。”队长赵润泽介绍，极地环境恶劣，在此之前都是人工为无人机提供应急保障服务，他们团队研发的产品力求改变这一格局，并且能够支撑无人机前往更深一层的南极内陆，在恶劣的环境下为无人机的探测保驾护航，避免了人为操作带来的风险。
“现有无人机回收弹射方式冗杂，对无人机进行回收几乎都是通过人工操作，无人机复飞装置也几乎都是依靠手支架人工进行操作，难以实现一体化和自动化。为解决极地环境对科考所带来的局限性，我们团队打破了既有的固定概念，从原点开始重新开发并提供新的解决方案。”赵润泽说，在技术上，他们有极大的信心和力量彻底打破一些强国在极地等恶劣环境下勘探的领域构建已久的技术壁垒。
极地“航母”主要服务对象是极地科考的成员，在为他们提供便利的同时也减少了他们所需要亲身面对的危险，是一款主要针对极地科研市场以及一些其他场合科研项目的新型辅助勘探设备。
躬身实践 精诚合作
现代社会，自然科学不断分支并迅猛发展，科研创新领域个人英雄主义时代早已过去。专业细分的当代，科研创新更多地要依赖团队合作。
“团结合作，是一个重要的精神，一个科研项目要想成功，除了团队成员自身要有较高的素质，还必须要有能够同别人合作的精神。”赵润泽告诉记者，就拿他们这个科研团队来说，不同专业、不同年级的同学在老师的带领指导下，躬身实践、精诚合作，历经两年时间才最终取得科研成果。
前期团队成员由张金柱老师带领并参与了多项关于极地勘探的调研与研究工作。中后期团队成员对项目进行打磨完善，团队成员共同参加了科技研发与商业计划的工作。
团队组建前期，赵润泽作为队长带领队员们与指导老师一起通过了对利用机构拓扑综合方法综合出能够满足无人机回收、充电及复飞的应急保障机器人机构的性能测试，为后续研究积累了足量的研发数据。
中期团队对应急机器人进行车体调试，运用 SolidWorks、Adams软件对该机器人进行建模与仿真分析，并得出了定量化的仿真结果，尤其是对无人机撞网的精确定点回收方式的研究。精确定点回收适合小型固定翼无人机在狭窄回收场地或舰船上使用，引导无人机准确飞向拦阻网，触网后柔和地吸收能量，从而平稳、准确地实现撞网回收。
经过团队的不懈努力，极地应急保障机器人研究现已取得较大进展，在对最新样机的测试中，预期功能成功实现。
经过两年的辛勤付出，现阶段团队处于研发工作的后期，主要由张凯同学对极地机器人不断测试与完善，探索更加稳定先进的控制系统提升应急保障机器人的综合性能，团队预计距产品走出实验室，真正投入并应用在极地探索事业上的时间将不会久远。
同时，为了使项目能更好地契合商业化发展，团队中两位经管学院的本科生对项目的商业模式与资本运营等方面制定了专业的商业计划，根据每个人的特点，两位同学进行了明确的分工，王菲同学负责市场分析和竞争分析的策划及修改，吕大伟同学负责业务模式和财务预测的策划及修改。由于同为经管学院的学生，在策划书的撰写过程中，两人常常开展线上及线下讨论，及时进行沟通，互相听取对方的意见。与此同时，同学们日常进行资源共享，让每个人都处于一个团队的氛围中，不断提高团队的配合能力以及默契程度，合理分工，各尽所长，有条不紊，按部就班。
成果转化 产业对接
推动高校科技成果最终落地，需要将科技成果与实体产业无缝对接。
“在生产线上，我们预计和山西一些大型的机器制造公司达成长期稳定的合作，在我们的资金周转灵活、独家垄断到期后，我们也将逐步建立自主生产线，为拓展更大的市场规模，以山西为中心带动极地勘探行业发展而努力。”赵润泽介绍，在销售渠道上，他们未来将以极地勘探为主，广泛涉猎其他领域。
在科研领域，他们将极地 “航母”销售给科研机构；在商用领域，他们将剩余的库存商品租赁给科技爱好者或其他组织，作为无人机的发射与回收载体，为无人机爱好者或需要临时使用该设备的相关机构提供更安全高效的体验；在教育领域，极地无人机应急保障机器人缩小的比例模型可用作中小学科技教育配套产品，如小型应急保障机器人、装配工具及指导性教材；另外，一定规模的科创公司往往会建立自己的研究基地，这也可以作为对外开放的中小学乃至高等教育的实践教育基地。
科技创新能力代表了一个国家的未来潜力，青年才俊则是一个国家科技创新的中流砥柱。太原理工大学这支科研团队响应国家号召，紧跟政策走向，帮助我国在极地科考建立优势；引入北斗卫星，积极投身于最新科技发展前沿，引领未来科技潮流。
“做青年人应做之事，担青年人应担之责，极地科考需要有我们青年一代！”这个充满活力的青年科研团队正迈着矫健的步伐，向着更高的目标迈进。