江苏南京：向大自然学习，从生物特性中提炼创新点

□ 南京日报/紫金山新闻记者 何洁 姜静

通讯员 周新华

在南京航空航天大学机电学院，一间略显神秘的实验室里，灯光柔和地洒落在一排形态各异的机器人身上。“凌波”仿佛即将破水而出的蛟龙，“凌影”好似能飞檐走壁的侠客，“凌聚”则如时刻待命奔赴救援的卫士，它们被形象地喻为“凌家军”，是由南航机电学院吉爱红老师带领学生精心打造的多运动模态的仿生飞行器（机器人）。近日，“凌家军”已从多个场所“班师回朝”！

机械工程的精密性，是“凌家军”诞生的沃土。“机械结构的优化与机械性能的稳定，是机器人研发的核心命脉。”吉爱红表示，团队以机械设计理论为指引，对每一款机器人精雕细琢：从“凌聚”空—地两栖机器人的传动结构优化，到“凌影”空—壁跨域飞行机器人的负载测试，团队围绕机械动力学、运动学等学科知识，通过仿真模拟、实验验证反复打磨细节。

在指导学生时，吉爱红尤为注重机械基础培养，“机械是机器人的骨骼，唯有骨骼强健，方能支撑起复杂的功能体系。”他带领学生深入钻研机械制造工艺、结构设计原理，在实践中锤炼学生对机械系统的理解与应用能力。这种对机械学科的深耕，让“凌家军”机器人具备了刚健的“体魄”。

向大自然学习，是“凌家军”研发的创新密钥。吉爱红带领学生将仿生理念融入研发，让机器人拥有“向生物取经”的智慧。观察鸟类入水瞬间的姿态，为“凌波”空—水跨介质飞行器破解跨介质运动难题提供了灵感；研究昆虫在空中飞行和壁面攀爬机制，助力“凌影”实现高效壁面附着……团队深入剖析生物运动机理，将自然界的精妙设计转化为工程方案。 

在仿生研究中，吉爱红鼓励学生化身“自然观察者”，组织开展仿生学工作坊，引导学生从生物特性中提炼创新点。“仿生不仅是模仿外形，更是对生物功能机制的深度解码。”在他的启发下，学生们学会用工程思维解读自然奥秘，让“凌家军”机器人兼具机械的理性与生物的灵动，在跨介质、跨域作业中展现出超越传统机器人的适应性。

吉爱红团队打造“凌家军”，是想让机器人成为服务人类、探索未知的智能伙伴。在研发过程中，他引导学生思考技术的社会价值。例如，“凌聚”在应急救援场景的应用中，致力于提升灾害响应效率。

凭借独特的飞行与爬行能力，“凌聚”于2024年深入中国科学院等离子体物理研究所的核聚变实验装置内部进行巡检，为关键设施维护提供了数据支持。利用跨域作业的优势，团队与江苏省特种设备安全监督检验研究院合作，“凌影”于2025年应用于大型起重机金属结构损伤检测等工作，高效完成高空结构件的探伤与监测，提升工业检测的安全性与效率。

未来，团队将致力于“让机器人更智能、更实用”，实现样机迭代，突破更多“卡脖子”技术，让“凌家军”在“科技为民”“科技报国”更广阔的舞台上大显身手。吉爱红介绍，“凌影”将在低空场景用于大型装置的检测与维修；“凌聚”有望用于地铁、隧道、山洞等空间的检测与运维；“凌波”也将随时待命于横跨水空介质的大型装置巡检、运维以及水下监测等场景。