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理大x教育局x中銀香港月球機械人比賽 中學精英築造航天未來

撰文:王玥晨
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隨着國家航天事業不斷取得突破,培育本地年輕創科人才成為推動香港貢獻國家發展的關鍵。香港理工大學(理大)除了積極投身太空科研與探索,亦致力培育未來航天科研骨幹。本學年,由理大主辦、中華人民共和國香港特別行政區政府教育局合辦,並獲中國宇航學會及香港宇航學會支持,以及中國銀行(香港)(中銀香港)贊助的太空主題計劃,以「築造未來:國際月球科研站機械人」為主題。其中計劃重點活動之一,「月球機械人設計比賽」上周五(5月29日)於理大校園蔣震劇院舉行頒獎典禮,現場有近200名專家學者、學生、教師及家長出席,共同見證香港及大灣區新一代在工程思維與解難能力上展現的巨大潛力。

上周五(5月29日)於理大校園蔣震劇院舉行的「築造未來:國際月球科研站機械人」月球機械人設計比賽頒獎典禮上,現場有近200名專家學者、學生、教師及家長出席。

官商校協力深化航天教育 大灣區精英激發創科火花

理大與中銀香港近年合作推行太空主題計劃,旨在提升年輕人對太空科學的興趣。今年計劃更邀請教育局作為合辦機構,進一步深化航天科普教育。今屆賽事反應熱烈,共吸引來自粵港澳大灣區52間中學及國際學校參加,提交共65份設計方案。經嚴格評審後,最終14支精英隊伍脫穎而出進入決賽,並由培僑書院、德望學校及香港墨爾文國際學校分別奪得冠、亞、季軍。

教育局局長蔡若蓮博士致辭時表示,教育局將把握機遇,在學校進一步推廣航天教育,持續優化數理與科技課程,鼓勵學生學習科學知識和技能,並將其發揮創意、學以致用。
理大校長滕錦光教授致辭時表示,理大將於今年成立理大航空航天高等研究院(PARA),進一步鞏固大學在深空探測及航空領域的世界級卓越地位。
中銀香港副總裁陳文先生致辭時表示,中銀香港長期以來堅定支持香港航天科技的發展,尤其是注重激勵和賦能香港青年。

教育局局長蔡若蓮博士致辭時表示,神舟二十三號載人飛船發射取得圓滿成功,首次有來自香港特區的載荷專家參與其中,她對此深感振奮。教育局將把握機遇,在學校進一步推廣航天教育,持續優化數理與科技課程,鼓勵學生學習科學知識和技能,並將其發揮創意、學以致用。

理大校長滕錦光教授指理大跨學科團隊多次參與嫦娥探月工程、天問一號火星任務等國家重大航天任務,為國家深空探索事業作出重要貢獻。他表示,理大將於今年成立理大航空航天高等研究院(PARA),進一步鞏固大學在深空探測及航空領域的世界級卓越地位。

中銀香港副總裁陳文先生表示,中銀香港長期以來堅定支持香港航天科技的發展,尤其是注重激勵和賦能香港青年,支持一系列與創新科技和先進前沿領域例如人工智能相關的青少年發展項目。

培僑書院以「仿生六足」機械人奪冠 以3D打印技術解決建築材料難題

獲得冠軍的培僑書院「Stellar 卓月」團隊,設計出一款專為月球基建而設、擁有18個獨立關節的「仿生六足」機械人。該設計配備高度集成的月壤收集及上下雙打印頭的3D打印系統,能直接利用月面塵土燒結成高強度建材,實現「就地取材」起基地與路軌,免卻從地球運送建材的龐大成本。

獲得冠軍的培僑書院「Stellar 卓月」團隊,設計出一款專為月球基建而設、擁有18個獨立關節的「仿生六足」機械人。

「Stellar 卓月」隊長陳紀元同學分享設計時遇到的困難時指出,四元數算法極為複雜且難以調試,由於團隊研發時的時間非常緊張,經過一輪商討後,決定果斷改用操作更簡易的「RPY旋轉矩陣」,才順利化解這項技術難題。他們更展現出超越中學生的宏大視野,認為未來深空探索需走向「專精集群」協作。陳紀元同學透露,團隊借鑒了昆蟲的協作模式,期望未來可為機械人研發「月面列車」等專屬協作拍檔,作為不同基地之間的連結,從而補足單體機械人機動性的不足。

「Stellar 卓月」團隊的「仿生六足」機械人設計,配備高度集成的月壤收集及上下雙打印頭的3D打印系統,能直接利用月面塵土燒結成高強度建材,實現「就地取材」起基地與路軌,免卻從地球運送建材的龐大成本。

對於能在65支隊伍中突圍奪冠,他坦言感到非常驚喜與意外。團隊表示會珍視每一份付出與收穫,未來將不驕不躁、再接再厲,除了希望這個方案能有助推動航空科技發展,亦由衷期盼未來會有相關科研機構真正採用他們的方案。

德望學校奪亞軍 機械人「兵團」分工合作「袋鼠跳」探測器克服崎嶇地形

德望學校的「Dawnlight 破曉之光」隊伍獲得亞軍。她們提出一套獨特的「三機一體」多機械人協作系統,由固定基地ZOO、採集運輸車HORSE及跳躍探測器FIREFLY組成,完美解決單一機械人難以兼顧多項任務的痛點:先由跳躍能力強的探測器深入險峻隕石坑尋找水冰,再交由運輸車安全收集並運回基地化驗,實現完美的分工合作。其中FIREFLY探測器破格參考了袋鼠等脊椎動物的生物力學設計。

德望學校的「Dawnlight 破曉之光」隊伍獲得亞軍。她們提出一套獨特的「三機一體」多機械人協作系統,由固定基地ZOO、採集運輸車HORSE及跳躍探測器FIREFLY組成,完美解決單一機械人難以兼顧多項任務的痛點。
胡楊同學及賀子悠同學提到,為適應月球南極極寒及月塵挑戰,她們在設計上作出了不少調整,例如放棄傳統車輪改用袋鼠跳躍模式,不僅能以最少能量跨越崎嶇地形,更能在空中時還可獲得「上帝視角」,進行即時偵測。

胡楊同學及賀子悠同學提到,為適應月球南極極寒及月塵挑戰,她們在設計上作出了不少調整,例如放棄基地ZOO的移動能力,將其固定於平均光照率極高的「永晝峰」,以確保持續供電。她們指,放棄傳統車輪而改用袋鼠跳躍模式,不僅能以最少能量跨越崎嶇地形,更重要的是,機械人在空中時還可獲得「上帝視角」,進行即時的動態地形偵測與地圖繪製。

季軍得主墨爾文國際學校 大膽引入「核動力」能源 解決月球極度嚴寒生存挑戰

香港墨爾文國際學校的「Project Orion 后羿」團隊獲得季軍。作品專為征服月球南極長年無陽光、極度嚴寒的「永久陰影區」而生,亮點在於大膽採用4組放射性同位素熱電機(RTG)作為能源核心,確保機械人毋懼黑夜凍結,可持續運作長達10年;並配備像人類雙手般靈活的靈巧機械臂(ORCA Dexterous hands)及LiDAR地形測繪系統,能代替太空人深入險境精細採樣。

香港墨爾文國際學校的「Project Orion 后羿」團隊奪得季軍。作品專為征服月球南極長年無陽光、極度嚴寒的「永久陰影區」而生,亮點在於大膽採用4組放射性同位素熱電機(RTG)作為能源核心。

這支團隊的獨特之處,是他們主動採用多個頂尖AI模型輔助設計。團隊代表兼項目負責人楊國宇同學表示,團隊引入了Gemini、Grok和ChatGPT三大AI模型,其初衷並非為了取代工程思維,而是為了強化它。他們將設計奠基於已成熟的航天科技(如現役火星車)之上,系統性研究各子系統的局限後,再將AI模型作為反饋循環中的分析工具:透過將概念輸入AI進行假設的壓力測試,從而順利找出潛在的設計漏洞並評估其設計在月球環境的可行性。楊國宇同學指出,雖然AI並未憑空產生極度顛覆的想法,但大幅增強了團隊驗證和完善設計方案的能力,讓中學生也能開發出兼具創新與技術依據的方案。

「Project Orion 后羿」團隊將設計牢牢奠基於已成熟的航天科技(如現役火星車)之上,系統性研究子系統的局限後,再將AI模型作為反饋循環中的分析工具,透過將概念輸入AI進行假設的壓力測試,從而順利找出潛在的設計漏洞並評估其設計在月球環保的可行性。

談到採用核能的安全考量與內部掙扎,負責技術設計的葉子鉅同學表示,這在團隊眼中並非爭議,而是不可或缺的必然抉擇。他解釋,RTG是一項極為成熟可靠的航天技術,NASA的火星探測車至今已累計安全運作超過19年,給予了團隊充足的信心。月球南極的永久陰影區毫無陽光且溫度極低,太陽能根本無法運行,只有RTG才能提供持續且長效的能源,從而全面支援機械人的高機動性與科學儀器運作。團隊將此視為未來月球基建與局部能源網絡的基石,更是人類長期駐留月球與邁向深空探索的關鍵一步。

今屆理大x中銀香港太空主題計劃不僅讓學生深入了解國家航天發展,更提供了一個讓不同背景學生相互交流的絕佳平台。參與學生的創新思維與主動探索精神,完美契合計劃的初衷,他們展現的科研潛能,將成為未來香港為國家航天事業作出貢獻的重要基石。

(資料及圖片由客戶提供)


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