做科研一定要頂天立地——記東南大學遙操作機器人技術教師團隊

近日，教育部正式公佈第二批“全國高校黃大年式教師團隊”名單，東南大學的遙操作機器人技術教師團隊入選。記者瞭解到，該團隊由東南大學首席教授、國家傑出青年基金獲得者、中國青年科技獎獲得者、全國優秀科技工作者宋愛國教授擔任團隊負責人。“做科研一定要頂天立地，立德樹人。”這是宋愛國反覆強調的話，也是他所領銜的團隊共同追求的價值。

▲2017年，宋愛國教授（中）與團隊工作照

教書育人，立德樹人

“大學老師不僅要傳遞知識，更要培養學生能力。作為一個教授，你不能只給博士生上課，必須透過科研提升學術水平，同時要把科研跟教學相結合，要進行科研育人，這是非常重要的。”記者瞭解到，除了日常的科研工作以外，宋愛國團隊多年來堅持為本科生上課，宋愛國目前主講的課程叫做“機電一體化與機器人技術”。據介紹，這是一門面向大一、大二學生的實踐性研討課，採用做實驗的方式去培養學生對機器人技術的興趣，以及學生的創新能力、動手能力和團隊精神。

“要將知識、能力、精神三者相結合，要把科研團隊轉變成一個科研與教學一體化的團隊，特別是要讓學科、學術帶頭人成為教學帶頭人，把科研資源轉化為教學資源。同時，要把在科研中的科技報國精神，融入對學生的思想提升中。”宋愛國介紹，團隊堅持“立德樹人”的核心教育宗旨，以教學工作為本，融合高水平科研成果促進教學水平提升，將思政教育融入課堂教學與課外實踐。“我們會邀請一些航天員、對航天領域有貢獻的科技工作者來給學生講述‘特別能吃苦，特別能戰鬥，特別能奉獻’的航天精神，加深學生對航天精神的感悟，樹立科技報國的理念，激勵學生為國家的科技進步作出自己的貢獻。”宋愛國說。

多年來，團隊透過科研與教學有機結合，培養學生樹立遠大理想與提升創新實踐能力，引領學生圍繞國家重大工程和公益事業開展課外研學。團隊指導學生的科技作品，如航天員力覺互動虛擬訓練系統、空間機器人、康復機器人等，在全國大學生“挑戰杯”科技作品競賽、全國教育機器人競賽等大賽中多次榮獲特等獎和一等獎。

開拓創新，追求卓越

1993年，宋愛國來到東南大學儀器科學與工程系攻讀博士研究生，師從黃惟一教授從事機器人技術的研究。

1993年3月，黃惟一教授就將863專案“力覺臨場感機器人基礎研究”的內容作為宋愛國的博士課題。宋愛國在研究過程中發現，力覺臨場感機器人可以應用於空間探測、深海開發和原子能利用等領域，在這些人難以到達的極限環境代替人完成複雜的操作任務。因此，宋愛國決定圍繞我國未來空間探測任務的重大需求開展臨場感機器人技術的基礎研究，重點解決空間通訊大時延情況下，臨場感遙操作機器人的感知反饋與控制問題。

▲2002年，團隊工作照

經過20餘年的基礎研究和技術攻關，團隊完成了多個空間站型號任務研製工作。研製的航天員在軌操作力測量系統於2016年10月隨“天宮二號”發射升空，研製的空間站大型機械臂在軌遙操作分系統和小型化高精度航天員在軌操作力測量系統於2021年4月隨空間站天和核心艙發射升空，保障了我國載人航天工程任務的實施。團隊獲2017年國家技術發明二等獎、2018和2014年江蘇省科技進步一等獎、2016年教育部技術發明一等獎、2019年吳文俊人工智慧科技進步一等獎，以及日內瓦國際發明金獎3項。

▲2016年，宋愛國教授在“天宮二號”飛行任務動員大會簽名儀式上

當前，團隊已形成由60後、70後和80後組成的老中青和諧協作的充滿活力的創新群體。團隊繼承了實驗室前輩的優秀基因，從為機器人事業獻出生命的新中國第一臺機器人研發者查禮冠教授，到打破國際封鎖、號召“頂天立地”的黃惟一教授，再到現在的帶頭人宋愛國教授，拼搏精神持續傳承。“我們團隊總的目標就是能夠進一步推動遙操作機器人技術的基礎理論以及關鍵技術的進步，進一步推動我國在人機互動、遙操作機器人技術方面的進步，將遙機器人應用於空間探測以及民生工程。”宋愛國說。

頂天立地，科技報國

“黃惟一教授經常強調，做高技術研究一定要頂天，要立地，我們也一直在傳承這樣的精神。”宋愛國告訴記者，頂天立地有兩層含義，一方面，“頂天”要瞄準學術前沿，“立地”要落到實處；另一方面，對宋愛國的團隊來說，“頂天”要做圍繞國家重大需求，大力發展航天空間技術，“立地”要關心民生，解決人民群眾的基本需求。“像老年化醫療、健康都是基本的需求。所以科研對民生非常重要，對我們國家發展非常重要，一個是天，一個是地。”宋愛國說。

▲宋愛國教授剛工作時與黃惟一教授合影

2000年，宋愛國敏銳地意識到未來老齡化社會的問題，團隊決定，要將機器人技術充分應用於生命健康領域。多年來，團隊繼承發揚“頂天立地、科技報國”的優秀傳統，積極將航天科研成果轉化應用於核電安全工程、助老助殘康復等國家重大工程與民生領域，先後突破了遙操作機器人的力感知、力反饋、力控制三大關鍵技術，研製成功系列化的高精度多維力感測器、力反饋執行器、力反饋手控器和遙操作控制器等核心部件，取得一批國際先進水平的學術成果。

團隊研製的小型核電安全巡檢機器人首次應用於秦山核電站三期和中科院上海應用物理所核反應堆工程，以及南水北調工程大型泵站的運維；研製的核電站管道巡檢機器人在陽江核電站、大亞灣核電站、寧德核電站、田灣核電站等九大核電站投入運維使用；研製的情景互動式康復機器人在常州錢璟康復公司得到產業化；研製的3種型號的力感知智慧肌電假手在丹陽假肢廠公司實現產業化，國內市場佔有率超過60%。

宋愛國告訴記者，團隊目前正在研製情感互動機器人，未來將可以對老年人的認知狀態進行識別，判斷是否有老年痴呆病的跡象，透過及時的干預治療來減緩病症發作。“機器人應該是有感情而不是冷冰冰的，我們做科研不僅要做前瞻性的科研，更要做有意義的科研。”宋愛國說。(江蘇科技報 葛思佳 唐瑭)