讓仿生魚游向萬米深海---之江實驗室高級研究專員李國瑞
之江實驗室高級研究專員李國瑞的科研之路,和仿生魚緊緊連在一起。從提出有意思的創(chuàng)意,到成功通過海試,這條“魚”終于“游”向了深海。他說,堅持到現(xiàn)在,是科研的趣味、成就感、喜悅感支撐了他。
創(chuàng)新,讓軟體機器人一步步游向深海
大學畢業(yè)后,李國瑞考入浙江大學航空航天學院交叉力學中心讀研。導師黃志龍教授看到他做的水下機器人后,建議他跟著軟體機器人與智能裝備實驗室的李鐵風教授學習。這個實驗室的科研強項之一,就是軟物質(zhì)和智能軟材料。李鐵風建議:深化這條“魚”的性能,攻關智能軟體水下機器人。
接下來朝哪個方向研究?李鐵風和他一起分析:深海水壓那么高,海洋生物為什么能經(jīng)受住壓力生存?這或許說明在深海環(huán)境,軟材料比鋼鐵更具優(yōu)勢。
探索,將“生命之秘”化作“機器之力”
“造一條能在馬里亞納海溝游泳的機器魚。”李國瑞興致勃勃。馬里亞納海溝是已知的海洋最深處,低溫、寂靜,水壓極高。
深海獅子魚的“生命之秘”化作了“機器之力”。最后成型的仿生軟體智能機器魚,形似一條深海獅子魚,長22厘米,翼展寬度28厘米,大小如一張A4紙。兩個會撲動的側鰭,與軀體的“肌肉”相連。當機器人電池發(fā)出的電信號經(jīng)過“肌肉”時,這些“肌肉”便會舒張,通過節(jié)律性撲翅實現(xiàn)游動。
這條“魚”能“游”上《自然》雜志封面,在于它的優(yōu)勢和價值。目前,深海機器人的抗壓外殼成本高昂。仿生魚又輕又靈巧,重量還不到200克,而且成本遠低于現(xiàn)有的深海機器人。“軟體機器人有很多特殊優(yōu)勢,對復雜環(huán)境、極端環(huán)境、惡劣環(huán)境適應性都好。”李國瑞說,未來或?qū)⒖吹剑涹w機器人深入有待探索的深海區(qū),在珊瑚礁、水下洞穴中穿行,參與海洋監(jiān)測、海洋污染清理和預防、海洋生物多樣性保護等諸多工作。
圓臉,笑容陽光,背著雙肩包——李國瑞出生于1990年,是一名90后科學家。
“做這條仿生魚,苦苦堅持才成功。”李國瑞原本估計一年做成功。沒想到,這一做就是3年。
各種各樣的失敗接踵而來。元件壓壞,人工肌肉不能驅(qū)動。“好好的人工肌肉,按理不怕壓力。但一到深海環(huán)境,驅(qū)動就失效。是電的原因,還是機械原因?”李國瑞說,光弄清這個問題就足足折騰了一年,才確定是材料特性——高壓和低溫下,會導致驅(qū)動失效。
因為一條“魚”,李國瑞的生活更“無趣”了。申請出國交流兩年,去了3個月,他就趕回國繼續(xù)做實驗。2019年做海事試驗前,他將器械理好給合作方,當天啟程去外地開會。沒想到路上接到電話:電池短路了。他當晚就趕回杭州,重新準備海試器件。
2020年8月,李國瑞和團隊到南海試驗,在海上漂泊多日,其間還遇到了臺風。李國瑞回憶說:“船跟著浪一直搖,人都暈乎乎的。臺風過后,夜里海況條件轉(zhuǎn)好,我們馬上開始試驗。凌晨3點,我們在主控室里盯著機器魚,看著它在海底張翼,成功完成預定游動,那一刻實在太激動了。雖然做科研有很多‘痛苦’,但‘痛苦’之后的快樂是巨大的!”
<p style="margin: 0px 0px 20px; padding: 0px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: " pingfang="" sc",="" "lantinghei="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" arial,="" "microsoft="" yahei",="" 微軟雅黑,="" stheitisc-light,="" simsun,="" 宋體,="" "wenquanyi="" zen="" hei",="" micro="" sans-serif;="" font-size:="" 18px;"=""> 李國瑞笑著說:“做自己擅長的工作,才能做得更好。盡管做科研免不了挫敗和‘痛苦’,但堅持到現(xiàn)在,還是科研的趣味、成就感、喜悅感支撐了我。”
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