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李柄成 刘涛 哈尔滨日报记者 王越

铺草、插草、前进一气呵成，一辆方头方脑的草方格铺设机器人驶过两排草随之 " 长 " 出来，一天可插稻草 3000 平方米，几乎是 30 个人的工作量 …… 前不久第十一届中国 TRIZ 杯大学生创新方法大赛，哈工程机电学院 " 防风固沙小队 " 设计的草方格铺设机器人过关斩将，获得大赛唯一的金奖。

从下功夫调研需求到萌生创新想法，再到在指导教师的精心指导下，组队战胜科创之路上的 " 拦路虎 "，并不断在产生的新问题中，实现创新迭代，并从一支团队发展成为一个社团，一粒创意的种子在适合生长的土壤中生根、发芽、开花、结果 …… 团队队长、2020 级机电学院学生门燕欢两年前开始组建团队，进行机器人的设计。小程问他，以前想过会取得这么好的成绩吗？他答：" 从未想过。" 再问他，咋能做这么好？他略一沉思，说：" 自己感兴趣，有团队支撑，有老师支持和引导。"

机器人成功 " 瘦身 " 动起来了

"14.7 厘米，达到国家防沙标准！" 门燕欢探手扒开细沙，用量尺细致测量秸秆插入的深度欣喜地向团队其他成员报告。团队爬坡过坎克服了种种困难，终于让机器人达到合格标准。

热衷科创的门燕欢了解到，截至 2021 年，全国沙漠化土地面积为 722.32 万公顷，大多数地区铺设草方格防风固沙还主要依靠人力，国内鲜有机械化铺设固沙草方格的应用。于是他把制作铺设固沙草方格机器人的选题，确定为征战 2022 全国大学生机械设计创新大赛的项目，这个想法获得了《科技创新训练》课程李铁磊老师的肯定和支持：" 选题不错，调研细致。" 门燕欢、彭万浪、杨宏成、王茂波、李早 5 名本科生迅速组成了 " 防风固沙 " 科创团队。" 一般人工固沙是在沙上先铺稻草秸秆，再用铁锹把秸秆铲入沙土 15 厘米，按照纵横排列成 1 米 x1 米的草方格。" 团队要设计的机器人，就是对人工铺草、插草等基本动作的复刻。4 个多月里，团队先后制作了 5 个版本。" 一周碰头一次，讨论机器人储草、铺草、插草、支撑行进等机械结构设计。" 门燕欢说：" 几个人的课余时间都用在了机器人的设计上。"

当团队铆足劲，第一次按照想好的设计样本组装时，就遭到挫败。" 嗡嗡嗡 ……" 试验场地只有电机转动的空鸣声，全体队员盯着动不起来的机器人有些傻眼。李铁磊赶到现场分析失败原因，他告诉队员们机器人设计得太沉了，需要 " 减肥 "。

" 机器人是按照理想状态设计的，很多现实情况没有考虑周全。" 团队发现除了各部分配件过沉，很多机械机构在实际运行中都出现了转速不均、动力不足等各类问题。虽然后续改进、调试的过程一波三折，小问题不断，但三个月后，草方格机器人还是成功 " 瘦身 " 动起来了。

初战告捷。2022 年 6 月，团队将草方格铺设机器人自主固沙的录制视频投寄提交到黑龙江省机械创新设计大赛的主办方。不久，就收到了获省二等奖的消息。

可以 180° 自主旋转除沙，自主选择最大效率吸收太阳能

获奖固然让人高兴，但大家很快就对下一个创新目标一拍即合：瞄准机器人性能提升的创新方向。

初步具备插草功能的机器人现在还面临着电池续航时间短、插草效率低、行进速度慢、一次性带草少等诸多现实问题。这么多的问题首先要在哪个方向取得创新性突破？大家一时间不太清楚该怎么选择。

直到团队成员李早参加了航建学院陈岩老师讲授的《创新方法应用实战》课程，课程中的 TRIZ 创新方法理论才让团队成员看到了方向。团队也因此吸纳了杨一点、张艺骞、张峻瑞三名熟悉 TRIZ 创新方法的动力学院新成员。

TRIZ 创新方法理论神奇在哪？杨一点总结了一句话，能帮助机器人从当前发展状况、未来发展趋势两方面进行理性分析，最终找到最应该优先突破的方向并提供解决原理。

有了好方法加持，几个人甩开膀子干，每日调研、查阅相关资料回到寝室时已接近凌晨。一个月后，团队基于 TRIZ 理论的系统分析筛掉了 20 多个创新方向，确定了团队优先改进方向：太阳能电池续航。

沙地环境恶劣，普通电池普遍续航较短，最适宜的方法是使用太阳能电池蓄电，但又会受到风沙干扰。

" 沙子落在太阳能板上会干扰太阳能的吸光效率。" 在 TRIZ 理论的指引下，团队调研列出了所有可能的除沙方案——设置喷气罐定时喷气除沙、利用惯性甩出飞沙、利用沙漠中的自然气流吹动太阳能板转动等。最终通过方案可行性评估，确定了利用惯性甩出飞沙原理。如何利用惯性甩出飞沙？团队从直升机的螺旋桨上得到了灵感。" 让太阳能板沿着中心轴旋转起来，并且让每块板也能沿着轴上下摆动，这样能同时甩掉并抖掉沙尘。" 杨一点说。

当机器人在 TRIZ 杯大学生创新方法大赛赛场上现场展示可以 180° 自主旋转除沙并能自主选择最大效率吸收太阳能时，现场所有评委都被吸引住了。" 精彩！" 大赛评委在点评环节给出了极高评价。

成立社团，把经验分享给更多人

" 成立个社团吧，把我们的经验分享给更多人，特别是我们的学弟、学妹们。" 门燕欢、彭万浪的提议得到了团队成员的支持。机械设计创新大赛、工创大赛等机械类大赛每两年一次，很多学生打完比赛就面临毕业，毕业生丰富的大赛和创新经验难以固化并传承下去，防风固沙团队从 " 小白 " 一路走来，自己摸索的颇为艰辛。

他们把想法告诉了无话不谈的李铁磊老师，又与老师不谋而合。李铁磊甚至为社团起好了名字：工创科技社，旨在为创新 " 小白 " 分享创新经验，做好创新技能培训，在积累传承中不断突破。

机电学院大力支持这样有组织的学生创新活动，将 61 号楼 4106、4103 房间辟为社团的活动基地，由李铁磊提供指导和培训，并组织多位科创达人加入社团，进一步壮大力量。门燕欢组织骨干成员每周一次围绕机械设计和控制等基本创新技能编辑教学手册，并为社员开展培训。截止到目前，共有机电学院、智能学院、未来学院等多个学院的 60 位学生加入社团，形成了 10 余支特色团队。

社团在沙漠生态修复、水下监察、智能物流等创新方向上持续发力，目前已累计申请了四项国创项目、一项省创项目。

编辑 李洪霜

值班主编 寇青