天天时讯：让昆虫参与救灾，深圳90后海归科学家立志创造“世界首个”

发布时间：2023-05-05 12:52:29 文章来源：南方都市报

影视文学作品中的人物有时开启超能力变为昆虫，利用娇小的身躯轻松完成各类复杂环境侦探工作。当下，蟑螂、

影视文学作品中的人物有时开启超能力变为昆虫，利用娇小的身躯轻松完成各类复杂环境侦探工作。当下，蟑螂、蝗虫、甲虫等能被远程驾驭，成为我们的小帮手吗？

一个来自深圳的奇思妙想科研团队，就给蟑螂、蝗虫、甲虫背上“电子背包”遥控它们行走跳跃飞行，让昆虫成为侦察探测的小帮手。目前，哈尔滨工业大学（深圳）青年科学家李曜聚焦生物机器人系统研究，带领团队开发了世界上首个具有跳跃能力的生物机器人。

【资料图】

世界首款会跳的生物机器人并不是无厘头研究，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。作为一名从海外留学归国的“90”后青年科学家，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。

哈尔滨工业大学（深圳）机电工程与自动化学院副教授、博士生导师李曜

为蝗虫定制“电子背包”

经过上百次失败后

跳跃生物机器人猜想得到证实

给昆虫加上“电子背包”，就能控制其行动轨迹，这个“电子背包”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，研究人员通过“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。

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。那时，微型跳跃机器人领域长期存在着微致动器驱控困难、落地稳定性不足等难题，而他创新性地开发出基于蝗虫后足的生物驱动器，利用电刺激触发蝗虫后足肌肉“共收缩”，该过程就是控制蝗虫高性能跳跃的关键。

明确了方向，李曜带领团队一步步地实验探索。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？研究初期，李曜带领团队花了很多功夫摸索各种可能性。

“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，在成功之前，团队可能已经失败了上百次。

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。“看着蝗虫实现了一次快速地踢腿反应，那个瞬间我们是非常兴奋的。这说明我们的猜想没错，我们可以实现对蝗虫的踢腿、跳跃控制。”

在此基础上，李曜为蝗虫定制了给肌肉施加电信号的电子设备小型——“电子背包”，将其开发为微型跳跃机器人，实现了远程跳跃控制。这个具有驱动性能高、落地可靠性好等特点的机器人，也成为世界上首个具有跳跃能力的生物机器人。此外，李曜将创新思维应用在生物机器人飞行控制研究中，开发了基于甲虫的微型飞行机器人，首次实现生物机器人飞行轨迹反馈控制。

研究获得突破，李曜的研究成果多次发表在机器人学顶级期刊，受到了国内外知名媒体的关注。他累计发表学术论文20余篇，授权国家发明专利10余项，先后被评为哈工大（深圳）青年拔尖人才，并入选2022年度Elsevier全球前2%顶尖科学家榜单。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，其中就有李曜。

提升空间探测能力

为灾后搜救提供多一分希望

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，为了验证实验可能造成的昆虫肌肉损伤问题，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。”

相较于传统微型机器人，生物机器人有哪些优势？李曜介绍，不同于传统微型机器人，生物机器人是“生物+电子设备”的结合体。生物机器人具有高机动、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。

来深圳之前，李曜的生物机器人研究偏向于甲虫的飞行控制。目前，李曜团队机器人研发方向包括生物机器人、微型机器人和水空两栖机器人。短期内，该团队会把人工微型机器人系统优势跟生物机器人系统做结合，建立融合机器人系统。

科学研究的价值，在于更好服务社会。未来，生物机器人有哪些具体的应用场景？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。如，强烈地震导致人员被困在坍塌建筑中时，可以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。“地震救灾就要争分夺秒，早一秒找到幸存者，就多一分救援希望。”

一项科研成果的实用性转化，需要经历无数次实践验证与完善。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。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”。在竹子林消防站装备技师范树荣指导下，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。

“我们现在用于救援的音视频摄像头存在灵活性不强的问题，直下直上不能转弯，不能像生物机器人那样可以让我们看到更多复杂区域。”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各项救援当中。”

立志科研报国

继续开展“从1到N”的研究

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。”本科时，他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备受鼓舞，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”。目前他带领团队重点研究的方向，还包括生物机器人的集群智能技术。“我们的研究已经实现了‘从0到1’，接下来会继续开展从‘1到N’的研究。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凌晨了，深圳企业的服务效率是真高！”

此外他表示，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。作为哈工大（深圳）机电工程与自动化学院副教授、博士生导师，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。

“我相信在不久的将来，中国会是第一个将生物机器人应用于救援的国家。”

对于荣获“广东向上向善好青年”这一称号，李曜说，这既是莫大鼓舞更是全新起点。今后，他将继续发挥科研创新精神，为经济社会发展作出更大的贡献，以实际行动践行青年风采与青年担当。

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表示，李曜是学院近年来涌现出的众多优秀青年教师之一。“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。”

采写：南都记者伍曼娜

摄影：张子珊常乃天

标签：

资讯播报

乐活HOT

《熊出没·伴我“熊芯”》票房破
据各方数据，1月31日上午10时许，深圳出品的动画电影《熊出没·伴我熊芯》票房突破10亿元，在首日票房、档期票房、连续破亿天数等多方面打
今年春节深圳游客出境游订单量大
1月27日，携程发布的《2023年春节旅游总结报告》显示，今年春节，深圳游客的出境游订单量同比去年增长近5倍。相较国内热门景点的人山人海，
2023年春节黄金周深圳共接待游客
1月27日，记者从深圳市文化广电旅游体育局获悉，2023年春节黄金周期间(1月21日至27日)，深圳共接待游客469 25万人次，旅游收入31 58亿元，
深圳机场连续多日客流量超过10万
据深圳市春运办统计，1月15日和16日连续两天，深圳对外发送旅客人数都在48万左右，春运进入客流高峰期。1月15日，深圳春运对外旅客发送量达
深圳交响乐团将将举办两场音乐会
新年音乐会是观众喜闻乐见的年度重要文化品牌活动，多年来已成为深圳市民跨岁迎新的例牌项目。12月30日、31日晚，深圳交响乐团将在深圳音乐
深圳大力推进实施人才强市战略
作为来深科研人员中的一员，中山大学附属第八医院的助理研究员郭雅婕对深圳在人才服务方面的举措赞不绝口：我作为基础研究人员，很希望自己
2023年故宫年票正式开售有消费
12月1日晚8点，2023年故宫年票正式开售。相比于去年，今年购票顺畅了许多。据了解，2022年故宫年票发售时，因短时间内购买年票人数过多，曾
御寒类商品消费需求有所上升羽
昨日，冷空气到达，广州气温逐步下降。据商超方面预测，随着气温的逐渐下降，市民对于御寒类商品消费需求有所上升，不少广州商超准备了有关
深圳全市共排查窨井盖约350万个
小井盖、大民生。今年以来，深圳开展全市窨井盖专项治理工作成效显著。截至11月20日，全市共排查窨井盖约350万个，发现存在问题的窨井盖约3
汕汕铁路汕头站公布最新动态首
备受关注的汕汕(汕头至汕尾)铁路汕头站及站区工程近日传出最新动态：项目已顺利完成工程招标工作，由中铁建设集团有限公司中标承建。目前，

资讯播报

乐活HOT

娱乐LOVE

精彩推送