王勇:感受深海的力量與節(jié)奏

王勇，博士，合肥工業(yè)大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院教授。中國人工智能學(xué)會智能機器人專業(yè)委員會委員、中國自動化學(xué)會機器人專業(yè)委員會委員、中國儀器儀表學(xué)會傳感器分會理事。長期從事機械設(shè)計、傳感及測試技術(shù)、服務(wù)機器人及機器動力學(xué)方面的研究，先后主持或參加國家自然科學(xué)基金、國家863子課題、國家科技攻關(guān)等10個項目。在國內(nèi)外發(fā)表論文10多篇，獲得授權(quán)發(fā)明專利11項，獲各項獎勵3項。

海洋是生命的搖籃。自古以來，探測海洋就是人類摸索生命起源、研究世界奧秘的重要方式之一。隨著人類對海洋研究和開發(fā)的不斷深入，各種專門應(yīng)用于海洋特別是深海的傳感器成為相關(guān)領(lǐng)域研究的焦點。

合肥工業(yè)大學(xué)機械與汽車工程學(xué)院教授王勇，一個深藍世界的探索者，近年專注于深海傳感器的研究和設(shè)計，尤其在海洋壓力和流速流向的傳感及測試技術(shù)研究領(lǐng)域頗有建樹。

多年來，海洋壓力傳感器一直被廣泛應(yīng)用于海嘯探測、潮汐測量、水下機器人作業(yè)位置測定、海上建筑平臺水平度測量等工作中，但隨著探測范圍的擴大、探測深度的逐步增加，人們對傳感器的技術(shù)要求也越來越高，尤其對能夠滿足大壓力、高絕對精度、適于深海探測的傳感器裝置渴望迫切。

王勇長期從事機械設(shè)計、傳感及測試技術(shù)、服務(wù)機器人及機器動力學(xué)等方面的研究，涉獵極為廣泛。在意識到深海傳感器項目的重要性和先進性后，王勇就充分利用自身在機械動力學(xué)與機器人設(shè)計方面的學(xué)科優(yōu)勢，圍繞解決深海環(huán)境中壓力探測方法及相關(guān)技術(shù)問題，開始了長期的探索。

早在本世紀初，他就開始參與水下力傳感器課題項目的研究，多年來在水下機器人多軸力傳感器的參數(shù)辨識、關(guān)鍵技術(shù)研究與設(shè)計研制等方面積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗。

隨后，王勇帶領(lǐng)課題組對幾種典型的機器人用多軸力傳感器結(jié)構(gòu)在水壓作用下的應(yīng)力、應(yīng)變進行了細致分析，提出了一種基于活塞式壓力平衡的“水下機器人用多軸力傳感器壓力平衡裝置”以及“基于液體的可壓縮性，建立分析膜片、軟囊在深水大壓力下大撓度變形及其力學(xué)行為的方法”。

該平衡裝置使水下機器人用多軸力傳感器不能承受深海大水壓的問題得以解決，保證了力傳感器工作的可靠性和精確性，為深海作業(yè)型機器人力感知系統(tǒng)的早日應(yīng)用提供了關(guān)鍵性的技術(shù)保障。

基于此，王勇課題組最終提出了一種既能測量深海大水壓，又能測量微小水壓的間斷力平衡式壓力傳感器的構(gòu)思，并獲得了國家發(fā)明專利授權(quán)。

成果的取得，極大鼓舞了王勇和課題組的成員。欣喜之余，他們并沒有停滯不前，而是將目光投向了遠方。

王勇介紹，海流就像人體中的血液循環(huán)，把世界整個大洋聯(lián)系在一起，在流動中維護著大洋各種水文、化學(xué)要素的長期相對穩(wěn)定。海流對海洋中多種物理過程、化學(xué)過程、生物過程和地質(zhì)過程，以及海洋上空的氣候和天氣的形成及變化，都有影響和制約的作用。傾聽海流運動規(guī)律與節(jié)奏—海洋流場的實時監(jiān)測和測量是海洋學(xué)研究、水下工程、航海以及軍事活動的重要內(nèi)容。

海洋流速傳感器就是用于傾聽海流運動規(guī)律與節(jié)奏的一種基本傳感器，已有廣泛應(yīng)用，但目前國內(nèi)尚無能夠直接用于深海的多維流速傳感器。經(jīng)過廣泛調(diào)研和反復(fù)分析，王勇課題組將目標鎖定在了可直接用于深海的海洋流速傳感器上。

在之前海洋壓力傳感器研究的基礎(chǔ)上，2009年，在國家自然科學(xué)基金項目的支持下，王勇課題組進行了“三維瞬時海流的測量方法及新型傳感器的研究”項目，旨在研究一種新型壓阻式三維流速傳感器。

經(jīng)過不懈努力和刻苦攻關(guān)，課題組最終成功研制出了新型流速傳感器的原理樣機，并申請了兩項國家發(fā)明專利，為他們接下來的更進一步研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。

縱觀王勇多年在機械設(shè)計、傳感及測試技術(shù)方面的研究經(jīng)歷，我們不僅能感受到他的研究涉獵之廣，而且也很容易發(fā)現(xiàn)他的另一個研究特點—始終立足實際需求。無論是為解決深海探測需求研究的海洋壓力傳感器、流速傳感器，還是在機械設(shè)計領(lǐng)域進行的發(fā)明創(chuàng)造，切實解決實際問題、滿足現(xiàn)實所需，始終是王勇進行科學(xué)研究的出發(fā)點。而他帶領(lǐng)課題組研發(fā)的“主被動式肢體協(xié)調(diào)運動智能健身椅”，正是王勇研究特色的集中體現(xiàn)。

“主被動式肢體協(xié)調(diào)運動康健輪椅”在設(shè)計之初，是特別針對偏癱患者患病特點的。利用這個輪椅，患者可用健康一側(cè)的肢體帶動患側(cè)肢體進行運動訓(xùn)練，康復(fù)與健身同時進行，有助于患者盡快康復(fù)、恢復(fù)健康。而且，這個康健輪椅不受場地限制，操作簡單，結(jié)合健身與康復(fù)、主動與被動訓(xùn)練等多種功能于一體，能夠使上肢、下肢與身體協(xié)調(diào)運動得到有效訓(xùn)練，增強健康。

在不斷調(diào)整、改善進而形成產(chǎn)品的過程中，王勇課題組發(fā)現(xiàn)，這種健身方式不僅僅適用于中風(fēng)、偏癱患者的功能康復(fù)，它同樣適用于現(xiàn)代社會健康人群的健身和保健。這種輪椅的出現(xiàn)使人們能夠隨時隨地針對不同部位進行不同強度、多種形式的鍛煉，解決了長期處于坐姿工作狀態(tài)的人群缺乏體育鍛煉的現(xiàn)實問題，表現(xiàn)出廣闊的市場應(yīng)用前景。

該項目前期研制的第一代原理樣機榮獲全國機械創(chuàng)新設(shè)計大賽安徽賽區(qū)一等獎、全國二等獎，并獲得3項國家授權(quán)發(fā)明專利。現(xiàn)在，王勇課題組已經(jīng)與相關(guān)公司簽訂了合作協(xié)議，共同進行產(chǎn)業(yè)化推廣。相信在不久的未來，這款實用型康健輪椅就會出現(xiàn)在我們的身邊。

機會總是青睞有準備的人。有了新型流速傳感器的成功經(jīng)驗，2011年1月，在王勇的主持下，“可測上升流的三維瞬時海流傳感器的研究”項目再次得到國家自然科學(xué)基金的垂青，新的研究征程再次揭幕。

上升流對海洋生物和生態(tài)環(huán)境有著重要的意義，但由于其產(chǎn)生和運動規(guī)律復(fù)雜，目前對其探測不僅測量繁瑣復(fù)雜，而且計算困難，國內(nèi)外仍未見直接而有效的上升流流速探測方式。這個項目的研究目的就在于研究一種新型的海流傳感器，解決上升流流速測量難題，將國內(nèi)的海洋上升流研究提升到一個新的高度。

前路漫漫，路阻且長。王勇深知，選擇遠方，也就選擇了風(fēng)雨兼程。但他們沒有絲毫畏懼，因為他們相信，滄海橫流方顯英雄本色，風(fēng)雨后的彩虹只會更加炫彩奪目。