薛龍建：給機(jī)器人“飛檐走壁”的功夫

文｜孫亞慧

薛龍建是武漢大學(xué)動力與機(jī)械學(xué)院、工業(yè)科學(xué)研究院教授，他的團(tuán)隊(duì)突破結(jié)構(gòu)黏附材料的“卡脖子”仿生設(shè)計(jì)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了仿生結(jié)構(gòu)黏附材料的綜合提高，黏附強(qiáng)度、穩(wěn)定性、耐久性和多表面適應(yīng)性都得以增強(qiáng)，還能實(shí)現(xiàn)智能調(diào)控。同時(shí)，薛龍建課題組還研發(fā)了一系列“內(nèi)秀”式微納復(fù)合新黏附材料，以及兩套表面微觀力學(xué)測試設(shè)備，為基礎(chǔ)科研及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新奠定了良好基礎(chǔ)。

迷你軟體機(jī)器人

身長僅有2 厘米、重量僅有0.3克，如此柔軟輕巧的小家伙，令人很難想象，這竟然是一款能夠精準(zhǔn)控制方向與速度、綜合性能讓人眼前一亮的，迷你軟體機(jī)器人。個頭雖小，可這機(jī)器人的本領(lǐng)卻不小。身段靈活、能負(fù)載重物，同時(shí)還能妥善應(yīng)對嚴(yán)寒或高溫等天氣。相較于以往多數(shù)迷你軟體機(jī)器人只能行走于特定表面，這款機(jī)器人進(jìn)一步拓寬了作業(yè)場景，還能在狹窄空間活動，未來也有望在廢墟狹縫以及生物體內(nèi)完成復(fù)雜作業(yè)。

這款機(jī)器人正是薛龍建課題組，此前公布的重要研發(fā)成果。薛龍建告訴記者，目前迷你軟體機(jī)器人的研發(fā)工作還不成熟，距離落地應(yīng)用還有一段距離，但一系列的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)充分驗(yàn)證，該機(jī)器人的核心工作機(jī)制是可行的。

研究靈感來自壁虎和尺蠖。薛龍建課題組長期致力于仿生材料研究，他們在觀察中發(fā)現(xiàn)，壁虎腳掌上的獨(dú)特剛毛結(jié)構(gòu)賦予了它在各種地形上穩(wěn)定快速運(yùn)動的能力，這正好可以解決目前小尺寸軟體機(jī)器人對運(yùn)動表面適應(yīng)性較差的問題。課題組嘗試向機(jī)器人引入仿壁虎腳趾剛毛的足部，從而使機(jī)器人擁有更好的表面適應(yīng)性。“迷你軟體機(jī)器人就有了自己的‘腳’，自由度得到提升的同時(shí)，還能夠負(fù)載自身50 倍的重物平穩(wěn)行走。”薛龍建說。

軟體機(jī)器人自由度和變形能力更大，在生產(chǎn)生活、醫(yī)療救援等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。它可以依靠光照控制，通過調(diào)節(jié)光照的時(shí)間、強(qiáng)度等因素來控制運(yùn)動。有光照時(shí)，前足向前移動；光照關(guān)閉時(shí)，后足向前移動，光照開關(guān)交替從而驅(qū)動機(jī)器人不斷向前。

對科學(xué)充滿熱情的“薛”

2009 年至2015 年之間，薛龍建先后前往德國奧斯納布呂克大學(xué)、基爾大學(xué)和馬克斯普蘭克聚合物研究所深造。“時(shí)不我待”，是這段海外求學(xué)過程中薛龍建的最大感觸。德國先進(jìn)的工業(yè)制造能力和科技研發(fā)實(shí)力讓薛龍建意識到了國內(nèi)的差距。他抓住一切可以利用的時(shí)間，別人在實(shí)驗(yàn)室從早上8 時(shí)待到晚上8 時(shí)，已足夠辛苦，他甚至待到夜里一兩點(diǎn)，一門心思全都撲在實(shí)驗(yàn)上。

到了周末，德國人休息，享受愜意的休閑時(shí)光，薛龍建仍舊泡在實(shí)驗(yàn)室里。“我就當(dāng)沒有周末這個概念，肚子餓了就邊做實(shí)驗(yàn)邊煮面，好在意面久煮不爛！”苦中作樂，為當(dāng)時(shí)還不滿30 歲的薛龍建壘起了一道堅(jiān)實(shí)的心靈屏障，同千千萬萬個科研工作者一樣，他耐得住寂寞、坐得住冷板凳，一步一步向期望中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)靠攏，實(shí)現(xiàn)科研攻關(guān)新的突破。夜以繼日的辛苦工作，讓薛龍建獲得了他的導(dǎo)師、德國科學(xué)院院士斯坦尼斯拉夫·高博的極高評價(jià)：“薛是一個對科學(xué)充滿熱情的人！”

這種工作狀態(tài)和節(jié)奏一直延續(xù)至今，薛龍建的家人也早已習(xí)慣。“新材料的研發(fā)不容易，工作的確難免辛苦。我女兒常問我為什么一直加班，我就會告訴她，爸爸的科研工作像是搭積木，想要搭得又高又大又好看，就必須夯實(shí)基礎(chǔ)，而這只能通過一次又一次的嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)才能做到。”聽了爸爸的話，女兒似懂非懂，卻也似乎明白了爸爸的辛勞付出究竟為何。“我的學(xué)生們科研熱情也很高，現(xiàn)在每每看到學(xué)生的科研成果，我都會覺得很欣慰，所有的付出也很值得。”薛龍建說。

我們不能落后

游子身在外，家與國的意義變得更加深刻，表現(xiàn)方式也變得更直觀明了。

薛龍建剛到德國時(shí)，同上語言課的一位非洲朋友，得知他來自中國后，熱情地與他聊天。這位非洲朋友告訴薛龍建，自己生活中的許多商品都來自中國，就連使用的相機(jī)與中國也頗有淵源，它的鏡頭蓋是“made in China”。聞聽此言，薛龍建心中五味雜陳，他感到失落，也感到了壓力。“只有鏡頭蓋是中國制造，一部相機(jī)最重要的核心技術(shù)仍舊掌握在其他國家手中。我覺得任何一個立志報(bào)效祖國的科研人員，站在那時(shí)我的角度上都會產(chǎn)生一股倔勁——我們也該有屬于自己的核心技術(shù)。別人有，我們不能落后。”薛龍建說。

在外訪學(xué)的幾年，薛龍建深切感受到了中國的快速發(fā)展，得以證明的是一句簡簡單單的“你好”。初到德國的時(shí)候，在路上若是碰到小朋友打招呼，對方會用日語沖薛龍建喊“你好”，搞得薛龍建哭笑不得。遇到這種情形，他往往會耐心地向?qū)Ψ浇忉專约簛碜灾袊袊莵喼薜牧硪粋€國家。“孩子就是出于熱情跟人打招呼，看到街上一張亞洲面孔，便習(xí)慣性地以為是日本人，因?yàn)樗麑τ跂|方的認(rèn)知很可能就只有日本。”薛龍建說。

然而，等到不久后的2010 年，事情悄然發(fā)生了變化。街上會有兒童笑著跟他打招呼“你好”。“第一次聽到中文‘你好’的時(shí)候我特別激動，后來遇到多了我才意識到，中國的國際影響力不可同日而語，那么小的孩子都對中國有了認(rèn)知，這讓我特別自豪。我想，如果我們能研發(fā)出自主創(chuàng)新的產(chǎn)品、擁有自己的技術(shù)，這也會成為中國名片，能夠提升外國人對我們國家的認(rèn)知。科研人員需要有家國情懷，要有先天下之憂而憂的抱負(fù)，要向著遠(yuǎn)大目標(biāo)矢志不渝地努力，這是時(shí)代留給我們的命題。”薛龍建堅(jiān)定地說。