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●陈明、本报特约记者王握文
2001年12月27日晚,国防科技大学研究生院组织了一次类似中央电视台“实话实说”栏目的“科技创新大家谈”活动。邀请张代兵、潘献飞、谭红力、周旭升、田菁5名“蛇形机器人”的研制者与400多名博士、硕士研究生和本科生进行了一次科技创新大讨论。
要敢于异想天开
现场的气氛十分热烈。当张代兵等5人怀抱着他们的机器蛇走进会场时,立即响起了热烈的掌声。主持人简短的介绍后,同学们就开始提出各种各样的问题。张代兵是机器蛇研制小组的组长,一位同学首先向他提问:“你是看了《动物世界》后才想到要做机器蛇的,看《动物世界》的人很多,为什么只有你才能想到要做机器蛇呢?”
张代兵的回答很简单:“关键是要敢于异想天开。”他介绍说,1972年,日本东京科技大学造出了世界上第一条机器蛇,实现了无肢运动仿生上的突破,此后仅有美、德科学家在这一领域有所进展。但是我国却很少有人想到要去做,老实说,研制机器蛇并不是一项高不可攀的科研项目。但要说没难度也不现实,毕竟,我们没有做过。
这时,潘献飞告诉大家,他们每次碰到困难时,项目负责人张代兵就会有突发奇想式的创意,那些看似异类的想法往往解决了研制中的大问题。最典型的就是机器蛇下水的事儿,当时的“斗争”很激烈,谭红力一听就不同意,连说:“不行,绝对不行,电路烧了你修!”(全场大笑,鼓掌。)张代兵接着说:“当然了,我想用雨衣剪一个防水罩,他们觉得太冒险了(全场笑),我就反复做工作,最后还是统一了大家的思想。去年10月29日,我参加博士生考试结束后,当天就和大家一起动手做了条蛇皮把机器蛇套上做下水试验,原材料还是用的雨衣,结果一下子就成功了。从某种角度可以这么说吧,只要有创新,科研无难事。”
把不可能变为可能
在这次活动中,除研制小组负责人张代兵外,最受瞩目的要算是田菁了。这位曾在国际数模竞赛中获得一等奖的女学员,在课题组中负责机器蛇的运动模型和动力学分析,是为机器蛇的运动提供理论支持和编程指导。同是研究生的龙涛问她加入研制小组后有什么想法时,她的回答却出人意料:“一开始我根本就不相信能做出来,怎么可能呢?蛇是柔软的肢体,用刚性的金属蛇模拟怎么做得到!从理论上讲,简单的机械横摆也不可能产生向前的动力,最多只是在原地抖一下。”“那你为什么还要参加呢?”龙涛紧追了一句。
“还是大家鼓励的结果,其实中途差点儿退出。当时我去问一位做运动模型分析的教员能不能做出来,他也认为依靠我们几个人做不出来。虽然生物蛇的运动机理我们已经摸清了,它同时包括了好几种力的作用,采用机械模拟在理论上不可能实现。可是,外国已经有了这样的蛇,证明依靠机械运动是能够实现蛇形运动的。外国人做得出来,我们也能做得出来,所以我就先动手干,我们要敢于把不可能变为可能。”(掌声,热烈的掌声,为了这位女中豪杰。)
成功就在坚持的一刹那
潘献飞负责编写机器蛇的控制程序,相当于机器蛇的大脑。谈起机器蛇的研制,他印象最深的是去年9月11日那个不眠之夜。由于他和张代兵参与一个重要的课题,其间到广州出差近3个月,研制工作也只好告一段落。9月份开学后,他们连续加班把蛇体装配调试好。可是,由于机械设计和控制程序方面的原因,“蛇”只能原地抖动,不能前进,实验失败了。
谈到这一点,潘献飞有些动情地介绍道:“连续好几天都吃不香、睡不着,琢磨软件方面的问题。没有任何参考资料,只能靠自己。我也动摇过,怀疑自己能不能啃下这块骨头。当时我想,我不一定能成功,但不尝试就一定不会成功。有时候,成功就在坚持的一刹那!”全场安静极了,所有人都在静静地听着。
“经过反复修改程序,直到有一天晚上11点钟,蛇终于能向前窜了,当时我们在场的4个男生特别高兴,连夜试验蛇的前进、后退和转弯,一直忙到早上4点钟,大家就在实验室的桌子上躺下呼呼大睡。直到第二天早上6点多钟,一个同学把脑袋探进来对我们喊:‘知道吗?昨天出了大事。’”
“我又高兴又奇怪,‘你怎么知道我们的试验成功了?’他‘嗨’了一声,‘什么呀,昨天夜里美国遭遇了恐怖袭击。’”(全场“哗”的笑了。)
团结协作至关重要
同其他几个人不一样,周旭升是学机械设计专业的,也是一个喜欢异想天开的人。但蛇体的特殊结构还是很让他伤了一番脑筋,他回答大家的提问时谈到:“要考虑的东西太多了,特别是如何用机械结构模拟生物结构,蛇体的环形骨架,特殊的运动关节模仿起来很难。而且还要考虑到硬、软件的适配性,只能反复设计、修改、加工。这个课题下来,我在机械设计上又上了一个大台阶,而且在自动控制上也学到不少东西。”
周旭升认为,在研制小组中感受最深的就是团结协作至关重要。他说:“一条机器蛇的研制,研制小组的5个人各有分工,每人要管一摊子事,而且要经常互相交流,研究各个设计项目的最优组合,还不时求助于机器人教研室的教授和导师。可以说,没有大家的齐心协力,机器蛇是造不出来的。要做一个好的科研工作者,我的体会是一要创新,二要激情,三要团结协作。”
“创新无止境,希望就是力量。”负责机器蛇硬件电路研制的谭红力如是说。
机器蛇的研制过程一点也不轻松,谭红力有几次都想放弃,毕竟,连续的通宵工作对学业的影响是很大的,特别是这个项目最后能不能成功,谁也没有底。“但是,我们的研制每一天都在进步,困难一个一个的被我们克服了,每一天都有创新,每一天的创新都给了我们新的希望。我相信一点:研究无止境,创新无止境,希望永在。”他回顾这短短半年的科技创新历程,动情地说:“我们不但克服时间紧、工程量大、技术条件和资金保障薄弱的困难,而且先后攻克了机器结构设计、控制电路、遥测遥控、水面游动等技术难题,实现了我国机器人研制技术的新突破。终于将我国第一台蛇形机器人展示在人们的面前。我们不但取得了科研成果,而且促进了我们的学业。”
面对已经取得的成功,谭红力坦率地告诉大家,“现在蛇形机器人还很不完善,同国外相比还有不小的差距。蛇的特殊结构和运动方式采用机械模拟难度比我们想象的要大得多,让蛇形机器人走出实验室也还有很长的路要走。但我们有信心去做得更好,只要坚持不懈,大胆创新,就一定能够成功。”
要敢于向世界水平挑战
作为特邀嘉宾与会的我国第一台类人型机器人研制者的马宏绪博士这样评价研制小组:“他们研制机器蛇的思路很好,无肢运动是机器人运动研究的一个重要方向,国外研究做的主要是验证性试验;国内也有几所重点高校在研究,但都还是在作理论分析,没有做出实物来,他们几个人把机器蛇造出来了,实现了机器人研制技术的新突破。”
“根本的问题是创新。”这位年轻的机器人专家说:“蛇形机器人最大的突破就是无肢运动,这也是目前国内外比较热门的研制课题,他们只是几个正在上学的研究生,靠什么把蛇形机器人研制出来?就在于他们善于创新,勇于动手,敢于坚持。21世纪是一个挑战与机遇并存的世纪,谁的眼光独到,谁敢做第一个吃螃蟹者,谁能在不可能面前坚持下去,谁就是21世纪的赢家。”
“敢于向世界先进水平挑战不应该只是一个口号,而应该是扎扎实实地体现在科研上。我们不能永远跟在别人后面,而且我们并不比谁笨,有人说美国硅谷的标志‘IC’(Intelligent Card)其实是‘I ndian’和‘Chinese’的缩写。这就是最好的证明。中国的未来在创新,在你们身上。”
伴随着一阵阵掌声,“实话实说”落下了帷幕,不,只是幕间休息,所有的人都相信,不用多久,“实话实说”会再次举办。今天播下的种子,来年一定会结出丰硕的果实。
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