哈工程学子研发“种草神器”，一台能顶30人！

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，小小的它一天可插稻草3000平方米，几乎是30个人的工作量……前不久，在第十一届中国TRIZ杯大学生创新方法大赛上，哈尔滨工程大学机电学院“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。团队队长、2020级机电学院学生门燕欢，2年前开始组建团队，进行机器人的设计，这次组队战胜科创路上的“拦路虎”，他们自己都没想到会取得这么好的成绩。

给机器人减重让它“跑起来”

“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。

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*1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，团队先后制做了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3个月后，草方格机器人还是成功“瘦身”动起来了。

太阳能续航+180°自主旋转除沙

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3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已接近凌晨。1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，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，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，大呼“精彩”。

成立社团将创新经验延续

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。

“成立个社团吧，把我们的经验分享给更多人，特别是学弟、学妹们。”门燕欢、彭万浪的提议得到了团队成员的支持。他们把想法告诉了李铁磊老师，李铁磊为社团起好了名字：“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，截至目前，共有来自机电学院、智能学院、未来学院等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4项国创项目、1项省创项目。

李柄成 刘涛 哈尔滨日报记者 王铁军