文力最初想到“吸盤(pán)魚(yú)”這個(gè)創(chuàng)意，大概是在10年前。

　　那時(shí)他還在國(guó)外讀書(shū)，在研究仿生鯊魚(yú)皮項(xiàng)目時(shí)，他發(fā)現(xiàn)，盡管鯊魚(yú)皮的表面非常粗糙，但總有一種吸盤(pán)魚(yú)寄生在上面，能夠跟隨鯊魚(yú)的游動(dòng)而游動(dòng)。

　　這讓他覺(jué)得“很好奇”。

　　文力沒(méi)有讓這種一閃而過(guò)的念頭，停留在只是好奇的程度，而是深入思考、繼續(xù)挖掘。他大量查詢(xún)相關(guān)資料，在有限的檔案里尋找這種魚(yú)的記載，又前往博物館，觀察儲(chǔ)存的樣本，得知了這種魚(yú)的名字——魚(yú)。

　　這是一種很特別的魚(yú)，頭部生長(zhǎng)著一種吸盤(pán)結(jié)構(gòu)，能夠緊緊地吸附在鯊魚(yú)等魚(yú)類(lèi)身上，還有個(gè)有趣的別名，叫“鯊魚(yú)吸附者”。

　　從魚(yú)的吸盤(pán)上，文力看到了研究的前景。如果機(jī)器人能夠模仿這種魚(yú)的吸附能力，那么，小型機(jī)器人在作業(yè)時(shí)消耗的能量，將會(huì)極大減少。

　　經(jīng)過(guò)幾年的研究，北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院仿生機(jī)器人研究團(tuán)隊(duì)文力課題組，真的打造出了這種“吸盤(pán)魚(yú)”機(jī)器人。2022年5月19日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)·機(jī)器人》發(fā)布了這一研究成果。北航機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院2018級(jí)博士研究生李磊為第一作者，王思奇、張以遠(yuǎn)、宋善源為共同第一作者，文力教授為論文唯一通訊作者。

　　該團(tuán)隊(duì)研制的“吸盤(pán)魚(yú)”仿生機(jī)器人，不但能在水下吸附，還能飛到空中，進(jìn)行跨介質(zhì)的吸附。

　　在研究的最初階段，讓課題組感到為難的第一件事，是上哪兒去弄魚(yú)樣本。沒(méi)有魚(yú)，研究團(tuán)隊(duì)就很難搞清楚它的結(jié)構(gòu)究竟是什么。

　　“上哪能夠捕捉一條活的，對(duì)吧？”文力開(kāi)玩笑地說(shuō)。

　　他告訴中青報(bào)·中青網(wǎng)記者，這個(gè)項(xiàng)目的研究，對(duì)他來(lái)說(shuō)就是一個(gè)從無(wú)到有的過(guò)程，“前人沒(méi)做過(guò)”，一切都得從0開(kāi)始摸索。他拿到的第一條活的魚(yú)，是請(qǐng)海邊的漁民幫忙捕撈的。課題組還咨詢(xún)了很多潛水愛(ài)好者，通過(guò)各種方式去收集這種魚(yú)。

　　后來(lái)他的研究漸漸有了規(guī)模，能夠在實(shí)驗(yàn)室里專(zhuān)門(mén)養(yǎng)這種魚(yú)，觀測(cè)它的運(yùn)動(dòng)模式，研究它的骨骼結(jié)構(gòu)，弄明白它的軟組織是怎么形成的，結(jié)構(gòu)大概是什么尺度，等等。

　　這是一個(gè)“比較漫長(zhǎng)的過(guò)程”。用文力的話說(shuō)，團(tuán)隊(duì)最大的障礙其實(shí)是，他們的研究對(duì)象是機(jī)器人而不是生物，因此在理解魚(yú)的生理結(jié)構(gòu)方面，花了很長(zhǎng)一段時(shí)間。

　　下一步就是如何仿生，如何精確地將這種結(jié)構(gòu)研制出來(lái)。

　　文力提到，團(tuán)隊(duì)用的方法是3D打印、微激光雕刻等技術(shù)，以及設(shè)置軟件驅(qū)動(dòng)。這一步，就是這個(gè)機(jī)器人團(tuán)隊(duì)最擅長(zhǎng)的事了。

　　吸盤(pán)魚(yú)機(jī)器人就此問(wèn)世，它可以像魚(yú)一樣，吸附在多種物體表面上，吸附力也非常大。

　　早在2017年，文力課題組就已經(jīng)在《科學(xué)·機(jī)器人》上發(fā)表封面文章講述這一研究過(guò)程。那時(shí)，機(jī)器人只能游動(dòng)吸附，是一個(gè)階段性的成果，還存在兩大問(wèn)題。第一個(gè)問(wèn)題是機(jī)器人有線纜，行動(dòng)范圍會(huì)被限制，電源之類(lèi)的東西都在水面上。第二個(gè)就是吸盤(pán)，那時(shí)的吸盤(pán)是利用多種材料3D打印出來(lái)的，因此有點(diǎn)硬，很難吸附在粗糙或者有曲率的表面上，也很難吸附在不完整的、破損的表面上。

　　為了解決這些問(wèn)題，文力課題組一方面繼續(xù)學(xué)習(xí)生物，研究魚(yú)的吸盤(pán)結(jié)構(gòu)到底是怎么回事，另一方面也在進(jìn)一步考慮機(jī)器人如何才能擺脫線纜的控制。

　　文力甚至覺(jué)得，這樣的機(jī)器人只在水下活動(dòng)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，他希望這個(gè)機(jī)器人，可以在空氣中完成同樣的功能，“最好還能夠快速‘跨界’”。

　　又經(jīng)過(guò)數(shù)年的努力，他們?cè)俅巫龅搅恕?/p>

　　“魚(yú)只能做到水下的吸附，我們的研究相當(dāng)于拓展了仿生的能力，超越了自然，研制出在不同的介質(zhì)中也能實(shí)現(xiàn)吸附作用的機(jī)器人。”文力對(duì)中青報(bào)·中青網(wǎng)記者說(shuō)。

　　在2022年發(fā)表的《科學(xué)·機(jī)器人》論文中，他們所描述的新的“吸盤(pán)魚(yú)”機(jī)器人，不但能夠快速跨越介質(zhì)，還可以在接觸可吸附表面一半時(shí)，就能夠吸得很牢。文力向記者舉了個(gè)例子，如果吸附表面的中間部分破損，有多個(gè)洞，這款仿生機(jī)器人依然能牢牢吸附在上面。此外，濕滑、黏稠的表面，機(jī)器人也能夠吸附。

　　據(jù)他介紹，這種仿生機(jī)器人，可以在“多地形觀測(cè)、多介質(zhì)作業(yè)、多環(huán)境探查”等工作中廣泛應(yīng)用，比如野外監(jiān)測(cè)、海洋生物調(diào)查等等。

　　在這些年的研發(fā)過(guò)程中，文力發(fā)現(xiàn)，自己團(tuán)隊(duì)中越年輕的學(xué)生，越會(huì)提一些比較天馬行空的想法。他認(rèn)為，可能是因?yàn)閷W(xué)生們?cè)谒季S上沒(méi)有太多牽絆，很多時(shí)候可以“不按套路出牌”。其中有一些，他覺(jué)得可以執(zhí)行，但也有一些可行性不強(qiáng)，或者說(shuō)從科學(xué)原理上還沒(méi)有完全驗(yàn)證過(guò)的。

　　“但是我非常鼓勵(lì)學(xué)生們?nèi)ヌ幔ㄗ约旱南敕ǎ?，比不說(shuō)話要強(qiáng)。”文力說(shuō)。

　　這個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)足夠科幻，如果繼續(xù)往前走的話，他們還有很多設(shè)想，有些甚至顯得有些“瘋狂”。

　　“目前的機(jī)器人潛水深度還較淺，空中飛得也不是很高，我們希望機(jī)器人能夠擁有更極端的跨界能力，例如：從地球最深處，跨越到太空，在空間環(huán)境下作業(yè)！”他說(shuō)。

　　文力承認(rèn)這“非常有挑戰(zhàn)性”，但也“非常有意思”。

　　中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 張渺 來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)