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，我校機械工程學院王凱甬、裴雷，生命科學學院倪新程，商學院趙詩倩，外語學院賈彤彤等幾名本科生的作品《基于條件反射原理的動物“機器人”行為控制技術》獲得特等獎。
　　今年6月，該獲獎團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)中國大學生的科技創(chuàng)新實力。
　　該團隊的核心成員王凱甬是我校機械工程學院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年中國機器人大賽水下機器人巡游項目冠軍、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1項、實用新型授權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“大學生標兵”，并作為“小平科技創(chuàng)新團隊”的學生代表參加了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，他在鄭州大學大學科技園注冊成立鄭州無槳推進技術開發(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“無槳推進器”，數(shù)十條“鄭州大學無槳推進技術填補國內空白”的詞條出現(xiàn)在屏幕上。無槳推進技術是王凱甬創(chuàng)造的一項革新技術。他運用此項技術打造的無槳推進水下機器人，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?！霸u委對我們拿到一等獎很意外，沒想到很多學校在水下機器人領域幾年的技術積累，被我們的無槳推進器技術一年革新?！蓖鮿P甬指著桌子上的第一代無槳推進水下機器人介紹道。他創(chuàng)造的這項技術在船舶運行動力方面打開了一扇新的大門，填補了國內流體壓縮動力領域的空白。
　　大一時，考慮到傳統(tǒng)有槳推進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。在機械工程學院黨委副書記張宏選和學長董斌鑫的支持下，王凱甬開始著手無槳推進器的研究。當時他的理論基礎比較薄弱，可供參考的中文文獻又很少，因此王凱甬下載了30多篇外文文獻進行學習。通過深入研究和思考，他發(fā)現(xiàn)可以在“機翼”兩側各裝一個類似于圓環(huán)的前后貫通的涵道，再結合“柯恩達效應”，即可實現(xiàn)無槳技術的運行。
　　于是，王凱甬和團隊開始將“柯恩達效應”與無槳技術結合起來。無槳推進器使用涵道式的機械結構對側方水體進行微壓縮，機器人在水下運行時由渦輪增壓機通過涵道在中間形成內圈高壓水流，從而帶動涵道中心的靜態(tài)水流動，然后反作用于推進器，產生較大推力。同時，無槳推進器率先利用“柯恩達效應”對出水、入水以及管道進行表面優(yōu)化。此外，無槳推進器在設計上采用流線型涵道，能高效地將電能轉化為推進的動能。在一年多的實驗里，令王凱甬印象最深刻的困難是設計涵道模型。
　　由于實驗室設備條件有限，王凱甬只能在圖紙上大概計算出涵道的數(shù)據，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?！苯涍^一年多的實驗，第一代無槳推進水下機器人在王凱甬團隊的堅持和努力下誕生了，并獲得了2017OI中國水下機器人大賽二等獎。
　　2018年8月，王凱甬帶領團隊參加了2018年中國機器人大賽?！?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水下巡游機器人憑借著出色的表現(xiàn)奪得了機器人水中巡游項目的冠軍。與此同時，他們還參加了機器人水下對抗項目的比賽。參加對抗項目的機器人，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。“從塑料手到金屬手，是一次技術的突破?！蓖鮿P甬說。
　　前幾年的參賽機器人均使用PLA塑料材質的機械手，在激烈的爭奪戰(zhàn)中經常斷裂，以致在比賽中常處于被動的局面?！耙朐趯官惱铽@勝，機器人的手臂必須有足夠的力量應對敵方的攻擊，并成功搶到球?！币虼?，王凱甬采用新工藝的鋁合金機械手，利用CNC數(shù)控加工鋁板，通過機械配合的方式組裝成立體機械手，解決了之前存在的弊端，“這才讓我們的機器人更加堅固有力，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，王凱甬作為參賽學生的唯一代表發(fā)言，并介紹了他新提出的技術———基于條件反射原理的動物“機器人”行為控制技術。
　　“運用仿生技術可以做出很逼真的動物，但仿造的動物永遠不如真實的動物，所以我就想，能不能發(fā)明一套技術直接控制動物的大腦？”帶著這樣的疑問，王凱甬產生了利用動物的應激反應能力控制動物行為的想法。經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，集成到一個設備上，然后將該設備罩在烏龜?shù)纳眢w上，通過遙控器控制設備，從而控制烏龜?shù)男袨?。當烏龜?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。烏龜以比機器人更小的體積、更強的機動性實現(xiàn)了水底多維運動。”王凱甬說。
　　“這種利用光電技術設計的穿戴式控制技術，在一定程度上突破了仿生技術難以達到的技術高度，與現(xiàn)有的仿生技術實現(xiàn)功能性互補?！蓖鮿P甬說。2018年10月，該技術已經可以非常準確地控制烏龜。隨后，王凱甬將對雞、鴿子等禽類動物進行大量實驗，收集控制數(shù)據。如果成功，將來有望利用鴿子更靈活的運動方式和更廣闊的運動范圍取代航拍器進行航拍。除此之外，該技術還能應用于特殊場景下的偵查、地質探測、特種任務實現(xiàn)等領域。
　　憑借著這個可以“直接控制動物大腦”的技術，在第十二屆iCAN原創(chuàng)中國精英賽上，王凱甬帶領的團隊從參賽的35支隊伍中脫穎而出，獲得特等獎。
　　在指導老師張宏選看來，王凱甬取得的科創(chuàng)成績主要取決于他平時勤學好問、堅韌不拔的品質?！八綍r非常善于思考，不是把看到的物品看作終極產品，而是看作可以利用或改良的工具，而且他敢于向權威挑戰(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)新團隊”深藍科技部的副部長，王凱甬在全身心投入科創(chuàng)的同時，還積極組織和帶領團隊成員一同進行創(chuàng)新項目，不斷取得新成果。
　　機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邁進———將無槳推進器應用到飛機上?！拔覈跓o槳推進領域還有許多有待進一步研究的方向，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用到實際的生產生活中，不能讓它們躺在實驗室里，而要讓它們實現(xiàn)應用價值。”他希望自己將來可以在海洋船舶領域內繼續(xù)深造，為我國船舶事業(yè)的發(fā)展貢獻自己的青春智慧和力量。