给机器人“飞檐走壁”的功夫(家国情怀 报效桑梓系列报道(2))

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薛龙建课题组的迷你软体机器人研发灵感来自于壁虎和尺蠖。

德国访学期间,薛龙建前往汉莎航空公司参观。

海外读书访学近6年,薛龙建几乎将所有时间都花在了实验室里。日日夜夜,见证着这个青年海归对科研的热情和一丝不苟的态度。

薛龙建是武汉大学动力与机械学院、工业科学研究院教授,他的团队突破结构黏附材料的“卡脖子”仿生设计瓶颈,实现了仿生结构黏附材料的综合提高,黏附强度、稳定性、耐久性和多表面适应性都得以增强,还能实现智能调控。同时,薛龙建课题组还研发了一系列“内秀”式微纳复合新黏附材料以及两套表面微观力学测试设备,为基础科研及产业创新奠定了良好基础。

迷你软体机器人有了自己的“脚”

身长仅有2厘米、重量仅有0.3克,如此柔软轻巧的小家伙,令人很难想象这竟然是一款能够精准控制方向与速度、综合性能让人眼前一亮的迷你软体机器人。

个头虽小,可这机器人的本领却不小。身段灵活、能负载重物,同时还能妥善应对严寒或高温等天气。相较于以往多数迷你软体机器人只能行走于特定表面,这款机器人进一步拓宽了作业场景,还能在狭窄空间活动,未来也有望在废墟狭缝以及生物体内完成复杂作业。

这款机器人正是薛龙建课题组此前公布的重要研发成果。薛龙建告诉记者,目前迷你软体机器人的研发工作还不成熟,距离落地应用还有一段距离,但一系列的实验已经充分验证,该机器人的核心工作机制是可行的。

研究灵感来自于壁虎和尺蠖。薛龙建课题组长期致力于仿生材料研究,他们在观察中发现,壁虎脚掌上的独特刚毛结构赋予了它在各种地形上稳定快速运动的能力,这正好可以解决目前小尺寸软体机器人对运动表面适应性较差的问题。课题组尝试向机器人引入仿壁虎脚趾刚毛的足部,从而使机器人拥有更好的表面适应性。“迷你软体机器人就有了自己的‘脚’,自由度得到提升的同时,还能够负载自身50倍的重物平稳行走。”薛龙建说。

软体机器人自由度和变形能力更大,在生产生活、医疗救援等领域具有巨大的应用潜力。它可以依靠光照控制,通过调节光照的时间、强度等因素来控制运动。有光照时,前足向前移动;光照关闭时,后足向前移动,光照开关交替从而驱动机器人不断向前。

对科学充满热情的“薛”

2009年至2015年之间,薛龙建先后前往德国奥斯纳布吕克大学、基尔大学和马克斯普兰克聚合物研究所深造。“时不我待”,是这段海外求学过程中薛龙建的最大感触。德国先进的工业制造能力和科技研发实力让薛龙建意识到了国内的差距。他抓住一切可以利用的时间,别人在实验室从早上8时待到晚上8时,已足够辛苦,他甚至待到夜里一两点,一门心思全都扑在实验上。

到了周末,德国人休息,享受惬意的休闲时光,薛龙建仍旧泡在实验室里。“我就当没有周末这个概念,肚子饿了就边做实验边煮面,好在意面久煮不烂!”苦中作乐,为当时还不满30岁的薛龙建垒起了一道坚实的心灵屏障,同千千万万个科研工作者一样,他耐得住寂寞、坐得住冷板凳,一步一步向期望中的实验数据靠拢,实现科研攻关新的突破。

夜以继日的辛苦工作,让薛龙建获得了他的导师、德国科学院院士斯坦尼斯拉夫·高博的极高评价:“薛是一个对科学充满热情的人!”

这种工作状态和节奏一直延续至今,薛龙建的家人也早已习惯。

“新材料的研发不容易,工作的确难免辛苦。我女儿常问我为什么一直加班,我就会告诉她,爸爸的科研工作像是搭积木,想要搭得又高又大又好看,就必须夯实基础,而这只能通过一次又一次的严谨实验才能做到。”听了爸爸的话,女儿似懂非懂,却也似乎明白了爸爸的辛劳付出究竟为何。“我的学生们科研热情也很高,现在每每看到学生的科研成果,我都会觉得很欣慰,所有的付出也很值得。”薛龙建说。

别人有,我们不能落后

游子身在外,家与国的意义变得更加深刻,表现方式也变得更直观明了。

薛龙建刚到德国时,同上语言课的一位非洲朋友得知他来自中国后,热情地与他聊天。这位非洲朋友告诉薛龙建,自己生活中的许多商品都来自中国,就连使用的相机与中国也颇有渊源,它的镜头盖是“made in China”。闻听此言,薛龙建心中五味杂陈,他感到失落,也感到了压力。

“只有镜头盖是中国制造,一部相机最重要的核心技术仍旧掌握在其他国家手中。我觉得任何一个立志报效祖国的科研人员,站在那时我的角度上都会产生一股倔劲——我们也该有属于自己的核心技术。别人有,我们不能落后。”薛龙建说。

在外访学的几年,薛龙建深切感受到了中国的快速发展,得以证明的是一句简简单单的“你好”。

初到德国的时候,在路上若是碰到小朋友打招呼,对方会用日语冲薛龙建喊“你好”,搞得薛龙建哭笑不得。遇到这种情形,他往往会耐心地向对方解释,自己来自中国,中国是亚洲的另一个国家。“孩子就是出于热情跟人打招呼,看到街上一张亚洲面孔,便习惯性地以为是日本人,因为他对于东方的认知很可能就只有日本。”薛龙建说。

然而,等到不久后的2010年,事情悄然发生了变化。

街上会有儿童笑着跟他打招呼“你好”。“第一次听到中文‘你好’的时候我特别激动,后来遇到多了我才意识到,中国的国际影响力不可同日而语,那么小的孩子都对中国有了认知,这让我特别自豪。我想,如果我们能研发出自主创新的产品、拥有自己的技术,这也会成为中国名片,能够提升外国人对我们国家的认知。科研人员需要有家国情怀,要有先天下之忧而忧的抱负,要向着远大目标矢志不渝地努力,这是时代留给我们的命题。”薛龙建坚定地说。(记者 孙亚慧)

《 人民日报海外版 》( 2021年01月20日   第 10 版)