上海2018年9月5日電 /美通社/ -- 全球范圍內,水污染問題影響著湖泊和其他淡水資源的水質。一些環(huán)保組織調查發(fā)現,全球超過半數的主要河流正遭受著嚴重的污染或枯竭。其污染源或來源于工業(yè)、農業(yè),或來源于城市污染 -- 常見的例子包括殺蟲劑,除草劑,污水和垃圾排放等。
無論來源如何,水污染不僅通過多種方式破壞水生生物,更帶來水質降低、野生動物多樣性減少、硝酸鹽和磷酸鹽水平升高、有害藻類大量繁殖等各種問題,對水生生物和人類健康產生破壞。然而,大多數地區(qū)依然采用人工打撈清理的方法 -- 這一清理方式成本高昂且效率低下。
來自中國西北工業(yè)大學的一群年輕工程師,設想通過無人船來清理水面、減少污染,以解決這一城市污染問題。憑借“ORCA 小型水面環(huán)保船”,工業(yè)設計專業(yè)的郭萌睿及其團隊成為了2018年中國地區(qū)戴森設計大獎的獲得者。她領銜設計、研發(fā)的這款水面環(huán)保船,能夠更有效地清潔水面垃圾,智能跟蹤污染物,實時監(jiān)控環(huán)境并將圖像回傳至控制器,在比人工清潔快7倍的同時,減少70%的成本。
郭萌睿說:“在調查和研究中,我發(fā)現政府工作報告中曾經提及,中國有70%的河流和湖泊受到污染,幾乎有一半水源可能含有不適合人類飲用或接觸的物質。我們的團隊想要用機器人技術,通過硬件和軟件的結合來更高效地清理水面,擺脫低效昂貴的人工清潔,把潔凈的淡水資源帶回城市。我們真心希望,我們的設計可以幫助解決這個問題,改善人們的生活?!?/p>
本次大賽中國區(qū)評審對獲獎作品評價道:
同濟大學設計創(chuàng)意學院院長婁永琪教授:“這個設計針對了中國特殊的挑戰(zhàn)和應用場景。從原型和迭代開發(fā)過程中,我看到了熟練的工程和機械設計應用,也充分考慮到了實際操作中會遇到的各種問題?!?/p>
清華大學美術學院副院長趙超教授:“戴森設計獎重視解決問題的思維,并且關注現實和商業(yè)上可行的設計,我在 ORCA 小型水面環(huán)保船中看到了這些獲獎特質。該設計側重于一個重要且經常被忽視的問題,并著手提供價格合理,易于使用的解決方案?!?/p>
東南大學工業(yè)設計系主任薛澄岐教授:“我認為這項設計具有進入國際組評選的真正潛力。它巧妙地把硬件和軟件相結合,并且與戴森解決實際問題的設計理念相呼應。正如我們從往年獲獎作品中看到的,一個好的設計總是用一個簡單而聰明的概念解決一個特定的問題?!?/p>
ORCA 團隊表示,目前環(huán)保船已經更新升級到第三代,他們根據 ORCA 試運行收集的數據建立了“水質數據管理平臺”,以幫助監(jiān)測水質,預測污染并提供有效的技術支持,以便進一步為河流提供保護。郭萌睿補充說,在一些專家和實驗室研究成果的幫助下,該團隊計劃將 ORCA 繼續(xù)升級,使其效率更高,運行時間更長,智能化程度更高。
設計的工作原理
ORCA 小型水面環(huán)保船采用雙體船結構的設計形式,總長1.2米,寬0.8米,較大載重20千克。它具有模塊化、低阻力和穩(wěn)定導航的特點。船體由高強度防腐材料制成,可抵抗二級風浪。垃圾筐和電池倉可快速拆除,方便日常作業(yè)。前端的延伸臂可以擴大浮動物體的抓取范圍,將清潔效率提高到20%以上。圖像傳輸設備可以實時傳輸機器人面前的圖像,為遠程控制提供了保障。船尾安裝的涵洞推進器可以產生 500N 的推力,加裝防護網,可有效防止水草纏繞。
除了以上功能之外,操作員還可在電腦端、手機端的移動 APP 中設置環(huán)保船的啟動時間、運行路線以進行遠程控制,并同時獲取相應的水質、場景數據,方便人們更好的管理水域、了解水域。由團隊設計的自主跟蹤算法使環(huán)保船能夠沿既定路線自動導航。面對復雜的水面條件,環(huán)保船還可以借助毫米波雷達系統(tǒng)自動避開障礙物,并可以在低功率下自動返回導航。
2018年 全國入圍獎
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戴森設計大獎
戴森設計大獎在 27個國家和地區(qū)進行評選。大賽專向學習產品設計、工業(yè)設計、工程專業(yè)的大學在讀生和新近畢業(yè)生(畢業(yè)四年內)開放。
大賽鼓勵那些挑戰(zhàn)傳統(tǒng)、憑借工程方法,“以少勝多”而實現的創(chuàng)意,以及致力于環(huán)境保護的設計。較好的發(fā)明總是簡單實用,但又能為現實世界中的某個問題提供解決方案。大賽將在賽區(qū)覆蓋的各個地區(qū)內評選出 1 名國家及地區(qū)組優(yōu)勝者,然后經過最終階段,由詹姆斯·戴森本人從中選出 1 名國際組優(yōu)勝者。
戴森設計大獎由詹姆斯·戴森基金會主辦,這一慈善機構 2002 年成立于英國,致力于啟發(fā)支持下一代工程師。
獎項設置
國際組優(yōu)勝獎:
國家及地區(qū)組優(yōu)勝獎
大賽日程:
戴森設計大獎參加資格
任何就讀于澳大利亞、奧地利、比利時、加拿大、中國、法國、德國、中國香港、印度、意大利、愛爾蘭、日本、馬來西亞、荷蘭、新西蘭、俄羅斯、新加坡、西班牙、韓國、瑞士、中國臺灣、英國和美國的產品設計、工業(yè)設計或工程專業(yè)的在校生或畢業(yè)四年內的畢業(yè)生。