5月23日至27日，在第十四屆“挑戰(zhàn)杯”河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽終審決賽中，我校創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)作品《新型可變布局農(nóng)用物流無(wú)人機(jī)》在省內(nèi)65所高校上報(bào)入圍的410件作品中脫穎而出，榮獲特等獎(jiǎng)。其團(tuán)隊(duì)成員有馮路啟、姬同蒙、李卓遠(yuǎn)、何怡君、王藝龍、隆斯達(dá)、譚思奇、肖曉盼八人，馮路啟是該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，指導(dǎo)老師為王曉璐。
“可變布局利用變形機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)翼的打開(kāi)與合閉。無(wú)人機(jī)在起飛過(guò)程中，螺旋槳處于垂直方向、機(jī)翼處于三段翼狀態(tài)，可獲得較大升力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)垂直起降或短距離起飛，到達(dá)適當(dāng)位置時(shí)，螺旋槳傾轉(zhuǎn)至水平方向，變桿機(jī)構(gòu)使三段翼合并為單翼，提高了飛行速度。”
“挑戰(zhàn)杯”省賽答辯現(xiàn)場(chǎng)，王藝龍向評(píng)委老師陳述，“這是新型可變布局農(nóng)用物流無(wú)人機(jī)的創(chuàng)新點(diǎn)，這個(gè)設(shè)計(jì)讓無(wú)人機(jī)更適用于偏遠(yuǎn)地區(qū)復(fù)雜的飛行環(huán)境?！?
指導(dǎo)老師王曉璐介紹，這架無(wú)人機(jī)不止是造型亮眼，它低成本、高效用，能服務(wù)于農(nóng)業(yè)、農(nóng)村、農(nóng)民，是架務(wù)實(shí)又靠譜的物流無(wú)人機(jī)，還可在多種運(yùn)輸環(huán)境發(fā)揮運(yùn)輸作用。
知農(nóng)憂農(nóng) 創(chuàng)新為農(nóng)
早在2018年，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)針對(duì)山區(qū)復(fù)雜地形的飛行技術(shù)和物流無(wú)人機(jī)的承載設(shè)計(jì)開(kāi)展研究時(shí)，馮路啟就萌生了利用變桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)“可變布局”的想法。
今年團(tuán)隊(duì)立項(xiàng)參賽之際，正值兩會(huì)期間，習(xí)近平總書(shū)記參加河南省代表團(tuán)審議會(huì)議時(shí)指出，重農(nóng)固本是安民之基、治國(guó)之要。
那么“三農(nóng)”工作、脫貧攻堅(jiān)和鄉(xiāng)村振興工作中會(huì)需要用到無(wú)人機(jī)技術(shù)嗎？團(tuán)隊(duì)帶著這樣的疑問(wèn)、查詢了大量相關(guān)資料，最終了解到：農(nóng)產(chǎn)品普遍保存周期短，省內(nèi)部分山區(qū)農(nóng)村在轉(zhuǎn)型發(fā)展中面臨著運(yùn)輸困難、物流成本高的困境。
為適應(yīng)農(nóng)產(chǎn)品保存時(shí)間短、需要及時(shí)響應(yīng)的物流運(yùn)輸需求，團(tuán)隊(duì)成員隆斯達(dá)率先從專業(yè)角度出發(fā)，提出做一架結(jié)構(gòu)輕、載重大、能大迎角飛行的無(wú)人機(jī)的技術(shù)構(gòu)想。
2017年，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)曾參加中國(guó)國(guó)際飛行器設(shè)計(jì)大賽，并憑借大縫道多段翼布局奪得冠軍，積累了不少經(jīng)驗(yàn)。
確認(rèn)可行性后，團(tuán)隊(duì)成員將手上的物流無(wú)人機(jī)技術(shù)引入用到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的實(shí)踐中，以可靠的物流無(wú)人機(jī)技術(shù)框架為基礎(chǔ)，創(chuàng)造出適應(yīng)多變環(huán)境的“可變布局”，新型可變布局農(nóng)用物流無(wú)人機(jī)項(xiàng)目正式啟動(dòng)。
采用三軸矢量?jī)A轉(zhuǎn)旋翼的動(dòng)力方式，利用“可變布局”，新型可變布局農(nóng)用物流無(wú)人機(jī)具備了在兩個(gè)飛行模式間相互轉(zhuǎn)變的創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)勢(shì)。“可變布局使無(wú)人機(jī)兼具多翼飛機(jī)與單翼飛機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)不同的起降距離、飛行速度有很強(qiáng)的適應(yīng)力?！蓖跛圐埲缡钦f(shuō)。
在汗水和熱血的澆灌下，成員們?cè)谄谙迌?nèi)完成了新型可變布局農(nóng)用物流無(wú)人機(jī)的精細(xì)設(shè)計(jì)、復(fù)雜的工藝裝配流程等任務(wù)，使得最終成品的空中運(yùn)輸效率得到提高、成本有所縮減，成功實(shí)現(xiàn)了全部的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
披荊斬棘 熱愛(ài)為基
然而，新型可變布局農(nóng)用物流無(wú)人機(jī)的設(shè)計(jì)并非一帆風(fēng)順，隊(duì)員們面臨著各種技術(shù)上的挑戰(zhàn)?！霸O(shè)計(jì)者的構(gòu)思、在CAD軟件上畫出來(lái)的圖，加工工藝、飛機(jī)裝配及飛控系統(tǒng)，是一個(gè)連串的環(huán)節(jié)，整個(gè)要打通。出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可能要返工，也可能要迭代?！蓖鯐澡凑f(shuō)。
項(xiàng)目開(kāi)展前期，低年級(jí)成員專業(yè)知識(shí)不足，協(xié)調(diào)不好，概念方面的錯(cuò)誤時(shí)常出現(xiàn)?！靶噬喜蝗?，項(xiàng)目進(jìn)展就要出問(wèn)題?！甭∷惯_(dá)說(shuō)，“我們都十分熱愛(ài)飛行器，這份熱愛(ài)動(dòng)力要求我們不能踟躕不前，一定要把遇到的坎都邁過(guò)去?！碧豳|(zhì)增效，成了團(tuán)隊(duì)成員共同的心聲。
在王曉璐的耐心指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)內(nèi)構(gòu)建了集中討論的協(xié)調(diào)機(jī)制。通過(guò)與高年級(jí)骨干針對(duì)性地先行討論，再由高年級(jí)骨干幫、扶、帶低年級(jí)成員參與到具體的工作中的模式，團(tuán)隊(duì)很快形成了高效的分工配合。
針對(duì)中期工藝上出現(xiàn)的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)建立了專用的QQ群共同探討。成員把所用到技術(shù)資料按參考價(jià)值歸檔、分類，在“群文件”里共享資料，溝通技術(shù)難點(diǎn)，在磨合之中循序解決了諸多疑難要點(diǎn)。
團(tuán)隊(duì)在立項(xiàng)后從未停止細(xì)節(jié)修改，在進(jìn)行數(shù)字模擬計(jì)算的同時(shí)，成員們頂著摔機(jī)的壓力和風(fēng)險(xiǎn),投入了大量的時(shí)間精力做飛行試驗(yàn)。
在摔機(jī)、修復(fù)、再試飛的循環(huán)往復(fù)中，團(tuán)隊(duì)最終突破了技術(shù)工藝上的舊瓶頸，作品也在制造裝配、線路設(shè)計(jì)變化、機(jī)身材料結(jié)構(gòu)等方面都得到了針對(duì)性的升級(jí)。
到正式申報(bào)省賽項(xiàng)目時(shí)，無(wú)人機(jī)已經(jīng)歷了四輪迭代。作品設(shè)計(jì)方案在機(jī)身形態(tài)、動(dòng)力裝置個(gè)數(shù)和布局形式等方面都做出了數(shù)次改動(dòng)，外在的機(jī)體布局雖與第一代無(wú)人機(jī)基本一致，但內(nèi)在的設(shè)計(jì)功效早已煥然一新，更能在復(fù)雜的山地完成各項(xiàng)運(yùn)輸任務(wù)。
經(jīng)得起最挑剔的眼光，團(tuán)隊(duì)做出了一架有優(yōu)點(diǎn)、特點(diǎn)、閃光點(diǎn)的飛行器設(shè)計(jì)作品。
征途未盡 奮斗不止
“在答辯環(huán)節(jié)，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)采用圖文說(shuō)明和視頻直觀展示的方法，對(duì)無(wú)人機(jī)的主要功能和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了細(xì)致的闡述，使作品的優(yōu)點(diǎn)清晰地呈現(xiàn)出來(lái)。他們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)的表現(xiàn)的非常出色，贏得了專家評(píng)委的認(rèn)可。”校團(tuán)委老師徐亞輝說(shuō)，“他們的獲獎(jiǎng)實(shí)至名歸，也是我校在挑戰(zhàn)杯比賽中的一次突破，對(duì)團(tuán)隊(duì)成員而言，特等獎(jiǎng)是對(duì)他們汗水和努力的回報(bào)”。
“賽事經(jīng)驗(yàn)的積累讓團(tuán)隊(duì)成員以新眼光更熟知了無(wú)人機(jī)項(xiàng)目。我們?cè)趨①惵飞希鉀Q了技術(shù)工藝、飛控操作中的細(xì)節(jié)難題，現(xiàn)在更有信心面對(duì)國(guó)賽?！被貞浧饏①惖臍v程，馮路啟表示，對(duì)團(tuán)隊(duì)而言，參加“挑戰(zhàn)杯”是對(duì)眼界的開(kāi)拓和技術(shù)的磨礪。
過(guò)硬實(shí)力、充足的準(zhǔn)備，師生協(xié)力共進(jìn)，使得他們?cè)诖疝q環(huán)節(jié)扶搖直前，闖關(guān)成功。然而，省賽特等獎(jiǎng)的桂冠，只是征途上的里程碑，仍尚未抵達(dá)終點(diǎn)。
王曉璐反復(fù)提醒團(tuán)隊(duì)成員，要保持著謙虛的心，常思考作品的不足，虛心學(xué)習(xí)、補(bǔ)足短板，以更高的標(biāo)準(zhǔn)要求作品和自我。馮路啟坦言：闖入國(guó)賽圈，就意味著要和行業(yè)內(nèi)最頂尖的一批人競(jìng)賽。
“我們?cè)O(shè)計(jì)的無(wú)人機(jī)可以脫離了固定機(jī)場(chǎng)，受地形的局限比較小，在山區(qū)有著優(yōu)于汽車和人力的優(yōu)勢(shì)。”馮路啟說(shuō)，“以高價(jià)值農(nóng)作物為目標(biāo)，兼顧垂直起降作賣點(diǎn)，物流無(wú)人機(jī)有著不小的潛在市場(chǎng)和較好的實(shí)用前景。但團(tuán)隊(duì)目前最需要做的是沉下心磨礪技術(shù)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)再次迭代?！?
面對(duì)即將到來(lái)的國(guó)賽，團(tuán)隊(duì)沒(méi)有絲毫松懈。在物流無(wú)人機(jī)布局形式基本成熟，可行性得到了充分的論證的條件下，優(yōu)化貨倉(cāng)布置、美化外觀設(shè)計(jì)、拓展應(yīng)用面以及做出更好的試飛展示效果，都是團(tuán)隊(duì)目前努力改進(jìn)的方向。
關(guān)注三農(nóng)，將無(wú)人機(jī)技術(shù)轉(zhuǎn)化為農(nóng)用物流產(chǎn)品，用科技創(chuàng)新造福農(nóng)民。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)的故事還在繼續(xù)，馮路啟說(shuō)“對(duì)無(wú)人機(jī)技術(shù)的專研”和“實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)化的初心”是他們團(tuán)隊(duì)的雙翼，他們要用這雙翅膀，在科創(chuàng)天空中翱翔，畫出最美的軌跡。
