义乌机器人~做科研一定要顶天立地—记东南大学遥操作机器人技术

近日，教育部正式公布第二批“全国高校黄大年式教师团队”名单，东南大学的遥操作机器人技术教师团队入选。记者了解到，该团队由东南大学首席教授、国家杰出青年基金获得者、中国青年科技奖获得者、全国优秀科技工作者宋爱国教授担任团队负责人。“做科研一定要顶天立地，立德树人。”这是宋爱国反复强调的话，也是他所领衔的团队共同追求的价值。portant;" />▲2017年，宋爱国教授（中）与团队工作照
教书育人，立德树人
“大学老师不仅要传递知识，更要培养学生能力。作为一个教授，你不能只给博士生上课，必须通过科研提升学术水平，同时要把科研跟教学相结合，要进行科研育人，这是非常重要的。”记者了解到，除了日常的科研工作以外，宋爱国团队多年来坚持为本科生上课，宋爱国目前主讲的课程叫做“机电一体化与机器人技术”。据介绍，这是一门面向大一、大二学生的实践性研讨课，采用做实验的方式去培养学生对机器人技术的兴趣，以及学生的创新能力、动手能力和团队精神。
“要将知识、能力、精神三者相结合，要把科研团队转变成一个科研与教学一体化的团队，特别是要让学科、学术带头人成为教学带头人，把科研资源转化为教学资源。同时，要把在科研中的科技报国精神，融入对学生的思想提升中。”宋爱国介绍，团队坚持“立德树人”的核心教育宗旨，以教学工作为本，融合高水平科研成果促进教学水平提升，将思政教育融入课堂教学与课外实践。“我们会邀请一些航天员、对航天领域有贡献的科技工作者来给学生讲述‘特别能吃苦，特别能战斗，特别能奉献’的航天精神，加深学生对航天精神的感悟，树立科技报国的理念，激励学生为国家的科技进步作出自己的贡献。”宋爱国说。
多年来，团队通过科研与教学有机结合，培养学生树立远大理想与提升创新实践能力，引领学生围绕国家重大工程和公益事业开展课外研学。团队指导学生的科技作品，如航天员力觉交互虚拟训练系统、空间机器人、康复机器人等，在全国大学生“挑战杯”科技作品竞赛、全国教育机器人竞赛等大赛中多次荣获特等奖和一等奖。
开拓创新，追求卓越
1993年，宋爱国来到东南大学仪器科学与工程系攻读博士研究生，师从黄惟一教授从事机器人技术的研究。
1993年3月，黄惟一教授就将863项目“力觉临场感机器人基础研究”的内容作为宋爱国的博士课题。宋爱国在研究过程中发现，力觉临场感机器人可以应用于空间探测、深海开发和原子能利用等领域，在这些人难以到达的极限环境代替人完成复杂的操作任务。因此，宋爱国决定围绕我国未来空间探测任务的重大需求开展临场感机器人技术的基础研究，重点解决空间通信大时延情况下，临场感遥操作机器人的感知反馈与控制问题。portant;" />▲2002年，团队工作照
经过20余年的基础研究和技术攻关，团队完成了多个空间站型号任务研制工作。研制的航天员在轨操作力测量系统于2016年10月随“天宫二号”发射升空，研制的空间站大型机械臂在轨遥操作分系统和小型化高精度航天员在轨操作力测量系统于2021年4月随空间站天和核心舱发射升空，保障了我国载人航天工程任务的实施。团队获2017年国家技术发明二等奖、2018和2014年江苏省科技进步一等奖、2016年教育部技术发明一等奖、2019年吴文俊人工智能科技进步一等奖，以及日内瓦国际发明金奖3项。portant;" />▲2016年，宋爱国教授在“天宫二号”飞行任务动员大会签名仪式上
当前，团队已形成由60后、70后和80后组成的老中青和谐协作的充满活力的创新群体。团队继承了实验室前辈的优秀基因，从为机器人事业献出生命的新中国第一台机器人研发者查礼冠教授，到打破国际封锁、号召“顶天立地”的黄惟一教授，再到现在的带头人宋爱国教授，拼搏精神持续传承。“我们团队总的目标就是能够进一步推动遥操作机器人技术的基础理论以及关键技术的进步，进一步推动我国在人机交互、遥操作机器人技术方面的进步，将遥机器人应用于空间探测以及民生工程。”宋爱国说。
顶天立地，科技报国
“黄惟一教授经常强调，做高技术研究一定要顶天，要立地，我们也一直在传承这样的精神。”宋爱国告诉记者，顶天立地有两层含义，一方面，“顶天”要瞄准学术前沿，“立地”要落到实处；另一方面，对宋爱国的团队来说，“顶天”要做围绕国家重大需求，大力发展航天空间技术，“立地”要关心民生，解决人民群众的基本需求。“像老年化医疗、健康都是基本的需求。所以科研对民生非常重要，对我们国家发展非常重要，一个是天，一个是地。”宋爱国说。portant;" />▲宋爱国教授刚工作时与黄惟一教授合影
2000年，宋爱国敏锐地意识到未来老龄化社会的问题，团队决定，要将机器人技术充分应用于生命健康领域。多年来，团队继承发扬“顶天立地、科技报国”的优秀传统，积极将航天科研成果转化应用于核电安全工程、助老助残康复等国家重大工程与民生领域，先后突破了遥操作机器人的力感知、力反馈、力控制三大关键技术，研制成功系列化的高精度多维力传感器、力反馈执行器、力反馈手控器和遥操作控制器等核心部件，取得一批国际先进水平的学术成果。
团队研制的小型核电安全巡检机器人首次应用于秦山核电站三期和中科院上海应用物理所核反应堆工程，以及南水北调工程大型泵站的运维；研制的核电站管道巡检机器人在阳江核电站、大亚湾核电站、宁德核电站、田湾核电站等九大核电站投入运维使用；研制的情景交互式康复机器人在常州钱璟康复公司得到产业化；研制的3种型号的力感知智能肌电假手在丹阳假肢厂公司实现产业化，国内市场占有率超过60%。
宋爱国告诉记者，团队目前正在研制情感交互机器人，未来将可以对老年人的认知状态进行识别，判断是否有老年痴呆病的迹象，通过及时的干预治疗来减缓病症发作。“机器人应该是有感情而不是冷冰冰的，我们做科研不仅要做前瞻性的科研，更要做有意义的科研。”宋爱国说。(葛思佳 唐瑭)