“打破常规,于细微处求创新”
———记我校荣获第十二届iCAN国际创新创业大赛中国总决赛一等奖团队

“我们‘出道’了!”在第十二届iCAN国际创新创业大赛中国总决赛的现场,当刘耀孔听到自己团队的作品“简洁至上家庭防触电插座”获得一等奖时,立刻将这一好消息分享给了不在现场的队友们。但队友们却似乎“并不领情”:“不可能,这个一等奖的奖状一定是你自己修图修出来的。”大家用一贯的调侃方式表达着彼此内心的喜悦。
2018年10月18日至21日,由iCAN国际联盟、北京大学、全球华人微纳米分子系统学会、教育部创新方法教育指导委员会主办的第十二届iCAN国际创新创业大赛中国总决赛在四川成都举办,来自全国400余所高校的520支队伍参加了比赛。其中,由我校信息工程学院2017级本科生刘耀孔、白珂、曹丹莹和机械工程学院 2017级本科生王聪共同设计制作的“简洁至上家庭防触电插座”一路过关斩将,经历重重考验,最终荣获一等奖。
今年6月初,刘耀孔、白珂、曹丹莹、王聪4位同学机缘巧合地聚在了一起。他们有着共同的爱好和目标,因此决定一起组队参加今年的iCAN大赛。然而,想要参赛,一个有价值、有创意的科创项目必不可少。就在大家苦思冥想时,刘耀孔忽然想起自己很久之前就有的发明“防触电插座”的想法。“触电事件一旦发生,带来的后果是难以逆转的,轻则瘫痪,重则死亡,这对于一个家庭来说是毁灭性的打击。”
刘耀孔说,“所以我想,我们能不能使插座做到 ‘使用时通电,不用时自动断电’,从根本上杜绝触电问题呢?”刘耀孔的想法得到了团队成员的一致认可。紧接着,他们便开始对这一设想的可行性和实用性进行分析。通过查询专利网、咨询线上线下销售插座的商家,他们发现目前还没有人进行过这方面的探索。于是,“简洁至上家庭防触电插座”的设计制作便正式立项并启动。
制作家庭防触电插座的核心思路在于转变设计理念。此前的防触电插座设计重点都是从外部着手,通过加装防护设施来杜绝触电。例如,为了防止孩子将手插入插座而提升插孔的密封性,为了防水防触电而加装盖子。但这款防触电插座则是从内部结构上着手,直接切入通电问题,以插头有没有完全插入电源插座来决定电源的通断。“简单来说,就是市面上的插座是常开的,只要一端连上电源,整个插座都是一直有电的;但防触电插座是常闭的,即使一端连上电源,其本身也没有电,只有当插头完全插入插孔时,它才通电。这就从根本上避免了触电事件的发生。”刘耀孔说。
该产品的主要工作原理是通过传感器的变化来改变电阻,从而切断电路,运用光敏器件识别遮光挡光状态的变化,操作起来有一定的复杂性。由于当时团队4人都是即将步入大二的本科生,在相关知识、实验技能和经验积累方面都有所欠缺,因此对他们来说,准备参赛的过程也是不断学习的过程。为了尽快掌握关于电路设计、零件应用的知识并提高动手操作的能力,他们把课余时间全都用在了查询资料、阅读专业书籍和做实验上。“做实验时,我们发现有很多知识点是大三才会学到的,于是我们就通过借阅书籍、购买网络教程和相关的公众号教学进行学习,给自己快速‘充电’。”王聪说。经过反复实验,他们已经把这些知识点掌握得十分熟练了。
暑假期间,为了加快进度,队员们连续一个月平均每天只睡三四个小时;开学后,教室和实验室就成了他们的“两大阵地”。由于他们操作的都是电路,所以实验过程存在一定危险性。刘耀孔就曾两度触电,手背直接接触到了220v的电压,让他体验到了一种“瞬间麻木的感觉”。“好在触碰面积小,除了疼没什么别的危害。”刘耀孔说。不过这也让队员们意识到了安全防范的重要性。在随后的实验中,他们用海绵胶将插座上暴露的电路全部覆盖起来,又在电路连接处涂抹了一层热熔胶。海绵胶和热熔胶都是绝缘材料,能有效防止队员们在实验操作时直接接触电路。
在产品制作的过程中,时常发生意外状况,比如电子元件频繁烧坏。像这样细微的损坏很难第一时间被检测出来,因而导致实验经常陷入停滞状态。为了减少这种情况的发生,刘耀孔和队友们对感光二极管、发光二极管等元件进行了专门检测,找出了漏洞所在。然而,这些硬件方面的问题可以通过修补及时解决,对他们而言并不是最难的,最难的是技术层面的问题———电源降压,即将插座一端的电源从220v降至5v,以杜绝触电的可能性。实验前期,无数次的尝试都以短路而告终,正当整个团队一筹莫展时,手机充电头的自动降压性能吸引了他们的注意。抱着试试看的心态,他们把手机充电线的USB接口接到了控制电路上,没想到这一难题竟被顺利地解决了。
几乎每次正式比赛前,防触电插座都会“闹脾气”,出现让人始料不及的故障,但在决赛前夕,一切都很顺利,这反而让刘耀孔心里有些不踏实。就在他既庆幸又不安时,一个“噩耗”传来———白珂在操作时不慎造成短路,将插座烧坏了。此时距离决赛仅剩两天的时间,看着被烧得发黑的插座,4个人心里都“咯噔”了一下。白珂十分自责,其余3人虽然也很着急,但为了不加重白珂的心理负担,大家都迅速平复了情绪,边相互安慰边立刻动手制作新插座。每个人都全身心地投入,再加上已经掌握了熟练的技巧,所以新插座很快就制作完成了,而且在结构上进行了优化,性能更加稳定。“出现失误或突发情况都不可怕,只有把该踩的‘坑’都踩过一遍,才能有如履平地、得心应手的感觉。”刘耀孔说。
在困难面前,刘耀孔和队友们从不放弃,总是想尽办法来解决。不管是从书本上自学专业知识,从失败中总结经验教训,还是从日常生活中获得灵感启发,他们始终怀着对科创的热爱和坚定的信念,齐心协力攻克一个又一个难关。
除去技术和人工成本,只计算电子元件成本的话,每个“简洁至上家庭防触电插座”的成本不足一元。想法新颖、成本低廉、实用性强,是这一作品赢得评委老师们一致认可的原因。此外,决赛期间,已有两家公司对这一产品表现出浓厚的兴趣,并期待能与刘耀孔团队展开进一步的合作。目前,团队4人正在对此项产品进行专利申请,同时优化其防水性能,使其整体功能更加稳定、安全性更高。
经过这次比赛,团队4人对科技创新有了更加深刻的认识:“所谓创新,并非一定要创造出一个前所未有的新事物。在现有事物的基础上进行改良和优化,提高其功能性和实用性,也是一种创新,而且对于人们的日常生活而言,这种创新往往更有现实意义。”谈起他们的致胜法宝,刘耀孔说:“打破常规,于细微处求创新,就会有意想不到的收获。”