3月7日，在北京國家會議中心舉行的2019全球創(chuàng)新教育大會暨第十二屆iCAN原創(chuàng)中國精英賽上，我校機(jī)械工程學(xué)院王凱甬、裴雷，生命科學(xué)學(xué)院倪新程，商學(xué)院趙詩倩，外語學(xué)院賈彤彤等幾名本科生的作品《基于條件反射原理的動物“機(jī)器人”行為控制技術(shù)》獲得特等獎。
　　今年6月，該獲獎團(tuán)隊將代表中國參加在德國柏林舉行的第十二屆iCAN國際創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽國際總決賽，向全世界展現(xiàn)中國大學(xué)生的科技創(chuàng)新實力。
　　該團(tuán)隊的核心成員王凱甬是我校機(jī)械工程學(xué)院2016級的本科生。他曾獲得2017年第十一屆iCAN國際創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中國區(qū)總決賽一等獎、2018年中國機(jī)器人大賽水下機(jī)器人巡游項目冠軍、2018年iCAN原創(chuàng)中國精英挑戰(zhàn)賽精英獎、2019第七屆全國海洋航行器設(shè)計與制作大賽特等獎等28項省部級以上科研競賽獎項，擁有發(fā)明專利授權(quán)1項、實用新型授權(quán)4項、在申專利6項，被評為第十二屆全國“十佳創(chuàng)新之星———iCAN創(chuàng)業(yè)之星”、2018年度鄭州大學(xué)“大學(xué)生標(biāo)兵”，并作為“小平科技創(chuàng)新團(tuán)隊”的學(xué)生代表參加了2018年8月在人民大會堂舉行的第十一屆中國青少年科技創(chuàng)新獎頒獎大會。目前，他在鄭州大學(xué)大學(xué)科技園注冊成立鄭州無槳推進(jìn)技術(shù)開發(fā)有限公司（籌），獲得了河南省教育廳“新時代新夢想”創(chuàng)業(yè)幫扶基金支持。
　　在瀏覽器里搜索“無槳推進(jìn)器”，數(shù)十條“鄭州大學(xué)無槳推進(jìn)技術(shù)填補(bǔ)國內(nèi)空白”的詞條出現(xiàn)在屏幕上。無槳推進(jìn)技術(shù)是王凱甬創(chuàng)造的一項革新技術(shù)。他運(yùn)用此項技術(shù)打造的無槳推進(jìn)水下機(jī)器人，獲得了第十一屆iCAN國際創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中國區(qū)總決賽一等獎。“評委對我們拿到一等獎很意外，沒想到很多學(xué)校在水下機(jī)器人領(lǐng)域幾年的技術(shù)積累，被我們的無槳推進(jìn)器技術(shù)一年革新?！蓖鮿P甬指著桌子上的第一代無槳推進(jìn)水下機(jī)器人介紹道。他創(chuàng)造的這項技術(shù)在船舶運(yùn)行動力方面打開了一扇新的大門，填補(bǔ)了國內(nèi)流體壓縮動力領(lǐng)域的空白。
　　大一時，考慮到傳統(tǒng)有槳推進(jìn)器的槳葉在水下作業(yè)時容易被水草和雜物纏繞，王凱甬萌生了用無槳代替有槳的想法。在機(jī)械工程學(xué)院黨委副書記張宏選和學(xué)長董斌鑫的支持下，王凱甬開始著手無槳推進(jìn)器的研究。當(dāng)時他的理論基礎(chǔ)比較薄弱，可供參考的中文文獻(xiàn)又很少，因此王凱甬下載了30多篇外文文獻(xiàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)。通過深入研究和思考，他發(fā)現(xiàn)可以在“機(jī)翼”兩側(cè)各裝一個類似于圓環(huán)的前后貫通的涵道，再結(jié)合“柯恩達(dá)效應(yīng)”，即可實現(xiàn)無槳技術(shù)的運(yùn)行。
　　于是，王凱甬和團(tuán)隊開始將“柯恩達(dá)效應(yīng)”與無槳技術(shù)結(jié)合起來。無槳推進(jìn)器使用涵道式的機(jī)械結(jié)構(gòu)對側(cè)方水體進(jìn)行微壓縮，機(jī)器人在水下運(yùn)行時由渦輪增壓機(jī)通過涵道在中間形成內(nèi)圈高壓水流，從而帶動涵道中心的靜態(tài)水流動，然后反作用于推進(jìn)器，產(chǎn)生較大推力。同時，無槳推進(jìn)器率先利用“柯恩達(dá)效應(yīng)”對出水、入水以及管道進(jìn)行表面優(yōu)化。此外，無槳推進(jìn)器在設(shè)計上采用流線型涵道，能高效地將電能轉(zhuǎn)化為推進(jìn)的動能。在一年多的實驗里，令王凱甬印象最深刻的困難是設(shè)計涵道模型。
　　由于實驗室設(shè)備條件有限，王凱甬只能在圖紙上大概計算出涵道的數(shù)據(jù)，再用十幾個小時將模型打印出來。在近一年的時間里，他都重復(fù)著這樣的操作，實驗室的桌子上、抽屜里、地板上堆滿了廢棄的涵道模型。他和隊員們整個暑假都住在實驗室里，每天晚上工作到凌晨：“我做夢都在做實驗，大家早上醒來洗把臉就繼續(xù)干活?！苯?jīng)過一年多的實驗，第一代無槳推進(jìn)水下機(jī)器人在王凱甬團(tuán)隊的堅持和努力下誕生了，并獲得了2017OI中國水下機(jī)器人大賽二等獎。
　　2018年8月，王凱甬帶領(lǐng)團(tuán)隊參加了2018年中國機(jī)器人大賽?！?200分！冠軍！”隊長王凱甬在比賽現(xiàn)場大聲喊道。由他們打造的鄭州大學(xué)水下巡游機(jī)器人憑借著出色的表現(xiàn)奪得了機(jī)器人水中巡游項目的冠軍。與此同時，他們還參加了機(jī)器人水下對抗項目的比賽。參加對抗項目的機(jī)器人，是王凱甬在距離比賽僅剩下不到一周的時間里再次創(chuàng)新的?！皬乃芰鲜值浇饘偈郑且淮渭夹g(shù)的突破?！蓖鮿P甬說。
　　前幾年的參賽機(jī)器人均使用PLA塑料材質(zhì)的機(jī)械手，在激烈的爭奪戰(zhàn)中經(jīng)常斷裂，以致在比賽中常處于被動的局面?！耙朐趯官惱铽@勝，機(jī)器人的手臂必須有足夠的力量應(yīng)對敵方的攻擊，并成功搶到球?！币虼耍鮿P甬采用新工藝的鋁合金機(jī)械手，利用CNC數(shù)控加工鋁板，通過機(jī)械配合的方式組裝成立體機(jī)械手，解決了之前存在的弊端，“這才讓我們的機(jī)器人更加堅固有力，最終獲得了對抗項目的三等獎?！?br>　　憑借著在無槳領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新和求索不止的精神，王凱甬最終站在了第十二屆“十佳創(chuàng)新之星———iCAN創(chuàng)業(yè)之星”的頒獎臺上。在第十二屆iCAN國際創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽中國總決賽開幕式上，王凱甬作為參賽學(xué)生的唯一代表發(fā)言，并介紹了他新提出的技術(shù)———基于條件反射原理的動物“機(jī)器人”行為控制技術(shù)。
　　“運(yùn)用仿生技術(shù)可以做出很逼真的動物，但仿造的動物永遠(yuǎn)不如真實的動物，所以我就想，能不能發(fā)明一套技術(shù)直接控制動物的大腦？”帶著這樣的疑問，王凱甬產(chǎn)生了利用動物的應(yīng)激反應(yīng)能力控制動物行為的想法。經(jīng)過大量的實驗與檢測，將烏龜對不同的光線、波長等刺激的反應(yīng)，集成到一個設(shè)備上，然后將該設(shè)備罩在烏龜?shù)纳眢w上，通過遙控器控制設(shè)備，從而控制烏龜?shù)男袨椤．?dāng)烏龜?shù)难劬ο蛴疑辖强磿r，在其視線的延長線上打開安裝好的LED燈，烏龜?shù)难劬κ艿焦獾拇碳ぃ銜㈩^轉(zhuǎn)向其他方向。“讓烏龜代替船潛入水底，我們在陸地上向左控制遙控器，烏龜就會向左爬。烏龜以比機(jī)器人更小的體積、更強(qiáng)的機(jī)動性實現(xiàn)了水底多維運(yùn)動?！蓖鮿P甬說。
　　“這種利用光電技術(shù)設(shè)計的穿戴式控制技術(shù)，在一定程度上突破了仿生技術(shù)難以達(dá)到的技術(shù)高度，與現(xiàn)有的仿生技術(shù)實現(xiàn)功能性互補(bǔ)?！蓖鮿P甬說。2018年10月，該技術(shù)已經(jīng)可以非常準(zhǔn)確地控制烏龜。隨后，王凱甬將對雞、鴿子等禽類動物進(jìn)行大量實驗，收集控制數(shù)據(jù)。如果成功，將來有望利用鴿子更靈活的運(yùn)動方式和更廣闊的運(yùn)動范圍取代航拍器進(jìn)行航拍。除此之外，該技術(shù)還能應(yīng)用于特殊場景下的偵查、地質(zhì)探測、特種任務(wù)實現(xiàn)等領(lǐng)域。
　　憑借著這個可以“直接控制動物大腦”的技術(shù)，在第十二屆iCAN原創(chuàng)中國精英賽上，王凱甬帶領(lǐng)的團(tuán)隊從參賽的35支隊伍中脫穎而出，獲得特等獎。
　　在指導(dǎo)老師張宏選看來，王凱甬取得的科創(chuàng)成績主要取決于他平時勤學(xué)好問、堅韌不拔的品質(zhì)?！八綍r非常善于思考，不是把看到的物品看作終極產(chǎn)品，而是看作可以利用或改良的工具，而且他敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，敢于不斷突破自我。雖然‘無漿’失敗了很多次，但他一直在堅持，從不放棄?！睆埡赀x說。作為“小平科技創(chuàng)新團(tuán)隊”深藍(lán)科技部的副部長，王凱甬在全身心投入科創(chuàng)的同時，還積極組織和帶領(lǐng)團(tuán)隊成員一同進(jìn)行創(chuàng)新項目，不斷取得新成果。
　　機(jī)器人實驗室的燈光依舊亮到深夜，王凱甬正在向下一個目標(biāo)邁進(jìn)———將無槳推進(jìn)器應(yīng)用到飛機(jī)上。“我國在無槳推進(jìn)領(lǐng)域還有許多有待進(jìn)一步研究的方向，亟需我們青年人的投入和參與。同時我也想把自己的科技成果推廣運(yùn)用到實際的生產(chǎn)生活中，不能讓它們躺在實驗室里，而要讓它們實現(xiàn)應(yīng)用價值?！彼Ｍ约簩砜梢栽诤Ｑ蟠邦I(lǐng)域內(nèi)繼續(xù)深造，為我國船舶事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的青春智慧和力量。