智能型“虫虫特工队”来了!90后海归科学家世界首创

2023-05-05 来源:创新南山

作为见多识广的深圳人

日常生活中

各种虫子早已见怪不怪

什么大蟑螂、甲壳虫、大飞蛾......

看到这些虫子

其他人的反应可能是尖叫、躲开

但,深圳er是不会这样做的

我们只会很淡定地

一拖鞋底子拍死它!

然而

以后看见虫子

先别急着拿拖鞋打!

因为那可能

是一只被改造过的“生物机器人”

一个来自深圳南山的奇思妙想科研团队,给蟑螂、蝗虫背上电子背包,遥控它们行走跳跃。世界首款会跳的生物机器人,并不是无厘头研究,哈尔滨工业大学(深圳)科学家李曜说,“背包虫”大军可以灵活穿行于各种狭小空间,不存在电力焦虑,未来或会成为地震、火灾等灾后搜救、环境探测的重要帮手。

作为一名青年科学家,李曜立志科研报国,赴国外留学期间,他学成报国的想法从未动摇。

不少小伙伴

是不是打开了认识世界的新大门?

这到底是怎么做到的呢?

我们一起来看看

01

一次偶然

他发现,蝗虫能做这动作

2019年,李曜在直博新加坡南洋理工大学并完成博士后研究工作后,来到哈工大(深圳)开展生物机器人研究工作。

因为带领团队潜心研究蝗虫、蟑螂、甲虫等生物机器人,李曜的研究成果多次发表于机器人学顶级期刊,获得国内外知名媒体的关注。目前,他们团队开发了世界上首个具有跳跃能力的生物机器人。

给昆虫加上“电子背包”

就能控制其轨迹

协助完成灾后搜救、环境探测工作

这个有背包的昆虫,有何特别之处?

李曜介绍,“电子背包”实际上就是给昆虫肌肉施加电信号的电子设备,通过控制“电子背包”给昆虫施加电信号,从而控制生物机器人的行动轨迹。

电极应该放在蝗虫哪块肌肉上?

电信号输出什么样的参数效果最好?

两块肌肉的持续运动怎么样设计

才能让跳跃成功率更高?

......

“之前边实验边失败,我们也一直在怀疑,团队的猜想到底能不能实现?”李曜平静地说。

但偶然有一次,实验中两个电极的配合刚好能让蝗虫完成一次共收缩储能。在此基础上,李曜为蝗虫定制了“电子背包”,将其开发为微型跳跃机器人,成为世界上首个具有跳跃能力的生物机器人。

02

研究生物机器人

提升救灾探测能力

作为一名“90”后副教授、博士生导师,李曜带领团队研究较深入的有蝗虫、蟑螂、甲虫,这些昆虫有跳跃、爬行、飞行等特点,从而具备成为生物机器人的潜力。

昆虫“打工人”,同样值得尊重

给昆虫装上“电子背包”

会对它们造成损伤吗?

李曜介绍,他们曾连续做了14天的实验,发现昆虫肌肉组织在14天内都没有出现任何的损伤。“我们可以得出结论,相关实验是不会对昆虫造成不可逆转损伤的。”

现阶段李曜团队

同步研究蝗虫、蟑螂、甲虫生物机器人

记者采访李曜时

他的团队

正在围绕马达加斯加蟑螂开展相关研究

于是我们将镜头对准大家闻之色变的

蟑螂

在哈工大(深圳)的实验室里,当记者看到装上了小型“电子背包”的马达加斯加蟑螂闷头爬行时,迫不及待地向李曜抛出了问题:生物机器人研究为什么这么重要?相较于传统微型机器人,生物机器人有哪些优势?

李曜思路清晰,将生物机器人的优势及特点娓娓道来——

生物机器人是“生物+电子设备”的结合体,具有高机动、长续航、大负载等特点,能够解决一些传统微型机器人不能解决的难题。

未来

生物机器人

有哪些具体的应用场景呢?

李曜表示,未来生物机器人在灾后搜救、环境探测中发挥作用的优势明显。比如发生强烈地震并有人员被困在坍塌建筑中时,就可利用生物机器人携带摄像头及传感设备进入狭小空间,寻找幸存者、确定伤员位置及探测周边环境,为展开人员施救提供更多可能。

为了丰富生物机器人测试场景,李曜来到深圳市福田区竹子林消防救援站开展测试,并与消防员们进行交流,听取他们对产品的建议和期待。在竹子林消防站装备技师范树荣的指导下,消防指战员们为李曜团队模拟搭设了一个相对复杂的环境空间。

在测试时,一台电脑、一台信号传收器、一个生物机器人,就组成了“环境探测小分队”。一旁围观的消防指战员们发现,李曜团队只需简单操作电脑按键,就能控制携带着“电子背包”的马达加斯加蟑螂,朝前后左右等方向行进。

“蟑螂机器人”身上的摄像头有多重?

老鼠运动速度更快一些

老鼠可以成为生物机器人吗?

......

面对消防指战员们提出的疑问

及他们对生物机器人

运动速度和运动能力的期待

李曜从可实现性的角度一一做了解答

范树荣对李曜团队研发的生物机器人颇有兴趣,同时也对产品实用性设计提出建议。“在现场观看过科研团队的测试后,很期待这款生物机器人能够尽早投入到各项救援当中。”

03

立志科研报国

选择深圳是因包容与开放

李曜出生在山东省东营市,因为父亲是一名工程师,他从小就接触到机械设计环境。

“父亲的影响是潜移默化的,我从小对机械感兴趣,上大学时选择机械专业,毕业后也一直在做相关工作。”李曜说。

本科时,李曜就读于华中科技大学机械类启明创新班,之后,凭借在本科期间的优异表现,李曜申请了新加坡南洋理工大学的直博项目,进入博士阶段机器人相关研究学习。

“看到国内近年来取得的科技突破我倍受鼓舞,立志助力国家科技发展。”李曜表示,在选择出国读博时他就已经规划好了“要回国工作”,并且这一想法“从未动摇”。

“我们课题组做的研究,一方面要勇于人先,大胆尝试原始创新;另一方面也要脚踏实地,促进研究成果应用。”李曜说,目前,他带领团队重点研究的方向,包括生物机器人的集群智能技术。“我们希望利用多个生物机器人协作提高工作效率,解决当前单一机器人负载与运算能力不足的问题。”

谈及当初为何选择深圳来到深圳工作,李曜表示,深圳是一座对新技术非常开放、对不同的想法非常包容的城市,这里汇聚了各行各业的精英,科研工作效率非常高。

“深圳的对青年科研人员的支持力度比较大,科研环境也比较开放,鼓励开展创新性的研究,这是比较吸引我的点。”

采访中他特别提到,有一次团队向企业提出加急生产器材需求后,企业加班加点,一天就做出来了。“企业当晚做好器材,为了确保能在第二天送到我们手里,他们甚至都没有走快递途径,直接开车送货上门。”李曜不由地感慨:“器材送到我们手上时,都快到凌晨了,深圳企业的服务效率是真高!”

此外李曜表示,哈工大(深圳)给予青年教师的科研启动经费比较充足,这些经费使用起来比较方便,这为他顺利开展科研并成功取得成果提供了很大帮助。

在科研上一路“闯关”的李曜

心中有一个坚定的愿望

那就是把这种勇于攻关的精神传承下去

培养更多创新型科技人才

前段时间,共青团广东省委员会公布2022年“广东向上向善好青年”名单,全省100名优秀青年获此称号,4名深圳师生榜上有名,这其中就有“90后”的李曜。

对于青年教师取得的重磅荣誉,哈工大(深圳)机电工程与自动化学院副院长徐文福倍感欣慰。他表示,李曜在生物机器人研究领域取得了重要的突破,是学院近年来涌现出的众多优秀青年教师之一。

作为青年科学家,哈工大(深圳)对李曜开展研究也给予了诸多支持。“学院始终把助力青年教师成长摆在重要位置,通过集体研讨、以老带新等形式助力青年教师在教学、科研等方面快速成长,为青年教师创造更多承担或者参与国家重要项目的机会。”徐文福说。同时,为充分发挥青年教师在创新创造、人才培养等方面的活力,该校鼓励青年教师担任本科生班主任,为青年学子的学业成长及职业生涯辅导带来更多帮助。

没有梦想,何必深圳

这是一个追梦的城市

五湖四海、八荒乡音

每个人都有资格为梦想而努力

请记住这些熠熠生辉的年轻人

很可能,下一个腾讯、大疆

就会在他们手中孕育而出

助推这座城市迈向新的征程!

来源 | 深圳大件事 文 | 伍曼娜

编辑:卢东勃