之江實(shí)驗(yàn)室高級(jí)研究專(zhuān)員李國(guó)瑞的科研之路,和仿生魚(yú)緊緊連在一起。從提出有意思的創(chuàng)意,到成功通過(guò)海試,這條“魚(yú)”終于“游”向了深海。他說(shuō),堅(jiān)持到現(xiàn)在,是科研的趣味、成就感、喜悅感支撐了他。

李國(guó)瑞(右二)和團(tuán)隊(duì)成員在做實(shí)驗(yàn)。趙新原攝

  創(chuàng)新,讓軟體機(jī)器人一步步游向深海

  大學(xué)畢業(yè)后,李國(guó)瑞考入浙江大學(xué)航空航天學(xué)院交叉力學(xué)中心讀研。導(dǎo)師黃志龍教授看到他做的水下機(jī)器人后,建議他跟著軟體機(jī)器人與智能裝備實(shí)驗(yàn)室的李鐵風(fēng)教授學(xué)習(xí)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的科研強(qiáng)項(xiàng)之一,就是軟物質(zhì)和智能軟材料。李鐵風(fēng)建議:深化這條“魚(yú)”的性能,攻關(guān)智能軟體水下機(jī)器人。

  接下來(lái)朝哪個(gè)方向研究?李鐵風(fēng)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(shuō)明在深海環(huán)境,軟材料比鋼鐵更具優(yōu)勢(shì)。

  探索,將“生命之秘”化作“機(jī)器之力”

  “造一條能在馬里亞納海溝游泳的機(jī)器魚(yú)。”李國(guó)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(yú)的“生命之秘”化作了“機(jī)器之力”。最后成型的仿生軟體智能機(jī)器魚(yú),形似一條深海獅子魚(yú),長(zhǎng)22厘米,翼展寬度28厘米,大小如一張A4紙。兩個(gè)會(huì)撲動(dòng)的側(cè)鰭,與軀體的“肌肉”相連。當(dāng)機(jī)器人電池發(fā)出的電信號(hào)經(jīng)過(guò)“肌肉”時(shí),這些“肌肉”便會(huì)舒張,通過(guò)節(jié)律性撲翅實(shí)現(xiàn)游動(dòng)。

  這條“魚(yú)”能“游”上《自然》雜志封面,在于它的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值。目前,深海機(jī)器人的抗壓外殼成本高昂。仿生魚(yú)又輕又靈巧,重量還不到200克,而且成本遠(yuǎn)低于現(xiàn)有的深海機(jī)器人。“軟體機(jī)器人有很多特殊優(yōu)勢(shì),對(duì)復(fù)雜環(huán)境、極端環(huán)境、惡劣環(huán)境適應(yīng)性都好。”李國(guó)瑞說(shuō),未來(lái)或?qū)⒖吹?,軟體機(jī)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(cè)、海洋污染清理和預(yù)防、海洋生物多樣性保護(hù)等諸多工作。

  圓臉,笑容陽(yáng)光,背著雙肩包——李國(guó)瑞出生于1990年,是一名90后科學(xué)家。

  “做這條仿生魚(yú),苦苦堅(jiān)持才成功。”李國(guó)瑞原本估計(jì)一年做成功。沒(méi)想到,這一做就是3年。

  各種各樣的失敗接踵而來(lái)。元件壓壞,人工肌肉不能驅(qū)動(dòng)。“好好的人工肌肉,按理不怕壓力。但一到深海環(huán)境,驅(qū)動(dòng)就失效。是電的原因,還是機(jī)械原因?”李國(guó)瑞說(shuō),光弄清這個(gè)問(wèn)題就足足折騰了一年,才確定是材料特性——高壓和低溫下,會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)失效。

  因?yàn)橐粭l“魚(yú)”,李國(guó)瑞的生活更“無(wú)趣”了。申請(qǐng)出國(guó)交流兩年,去了3個(gè)月,他就趕回國(guó)繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)。2019年做海事試驗(yàn)前,他將器械理好給合作方,當(dāng)天啟程去外地開(kāi)會(huì)。沒(méi)想到路上接到電話(huà):電池短路了。他當(dāng)晚就趕回杭州,重新準(zhǔn)備海試器件。

  2020年8月,李國(guó)瑞和團(tuán)隊(duì)到南海試驗(yàn),在海上漂泊多日,其間還遇到了臺(tái)風(fēng)。李國(guó)瑞回憶說(shuō):“船跟著浪一直搖,人都暈乎乎的。臺(tái)風(fēng)過(guò)后,夜里海況條件轉(zhuǎn)好,我們馬上開(kāi)始試驗(yàn)。凌晨3點(diǎn),我們?cè)谥骺厥依锒⒅鴻C(jī)器魚(yú),看著它在海底張翼,成功完成預(yù)定游動(dòng),那一刻實(shí)在太激動(dòng)了。雖然做科研有很多‘痛苦’,但‘痛苦’之后的快樂(lè)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(guó)瑞笑著說(shuō):“做自己擅長(zhǎng)的工作,才能做得更好。盡管做科研免不了挫敗和‘痛苦’,但堅(jiān)持到現(xiàn)在,還是科研的趣味、成就感、喜悅感支撐了我。”