用水下机器人实现“河海”中的探索——记河海大学能源与电气学院副教授黄浩乾

周晴晴

黄浩乾设计的水下导航系统在日内瓦国际发明展上获奖

“认认真真做人，踏踏实实做事。人生如是，科研亦然。”拂过曾经的照片，黄浩乾看到自己学生时代青涩但热情的面庞，由此发出感叹。为增加社会阅历、沉淀知识，出身理工科的他曾兼职多项工作，锻炼自己抗压抗挫能力的同时，也练就了沉稳的心态，他将这份感悟一直埋藏于心底，也践行于自身的追梦之旅。

经多年拼搏，黄浩乾逐渐从一位籍籍无名的学子成长为河海大学能源与电气学院副教授，并且凭借水下机器人等水下自主载体及导航定位技术，相继获得江苏省仪器仪表学会科学技术奖二等奖（排名第一，2022年）、中国商业联合会科技进步奖一等奖（排名第二，2021年）、中国机械工业科学技术奖二等奖（排名第二，2017年）、江苏省高校科学技术研究成果奖三等奖（排名第二，2021年）、中国商业联合会科学技术奖二等奖（排名第三，2017年）及日内瓦国际发明奖铜奖（排名第二，2015年）等奖项。蕴含在成果背后的，是数年如一日的忙碌与艰辛。

热情不熄，挑战不止

天马行空与脚踏实地，这样看似“两面”的性格在黄浩乾身上得到了平衡。原本在父母亲友的建议下一心投身杏林的黄浩乾，却在“误打误撞”中与自动化专业结下了不解之缘——他于2003年被录取至中国矿业大学自动化专业。“当时我没有因为偏离规划而苦恼，而是对这个专业充满憧憬，既来之则安之，我有信心学好”，优异的成绩证明，他的努力和坚持没有白费。

干一行爱一行，4年的本科学习不仅为黄浩乾打下了坚实的理论基础，也激发了他深耕于此行业的热忱。于是，在下决心投身科研的同时，他也坚定了考研深造的目标，而命运却又与他开了个小小的玩笑。与理想院校和专业的又一次失之交臂让他不免有些沮丧，但调整情绪的过程并没有耽误太多时间，因为他意识到，多学科、多维度的知识摄取或许会更有利于今后的科研发展。在一番深思熟虑之后，他决定挑战自己，并主动选择调剂到南京农业大学农业机械化工程专业。“说实话，这个专业跟我的本科专业跨度很大，本科的基础都是偏弱电控制，硕士专业则更倾向机械。在这种情况下，我只能一边做硕士课题研究，一边跟机械类的本科生一起补修相关课程，每天都安排得满满当当。不过我非常感谢这段经历，因为毕业时我发现，在自动控制领域，我是懂机械的；而在机械领域中，我又是懂自动控制的。这两方面的有机结合，正是当时很热门的‘机电一体化’研究方向，这也为我日后博士阶段的学习打下了扎实的基础。”不仅如此，知识的全面融合也给了他较早带领团队开展科研的机会。硕士毕业之际，他独立设计出了水果采摘机械手并作为课题组的代表性成果，这对于一名初入科研的学生来讲，无疑是值得骄傲的。

随后，站在是否继续进行博士深造的人生路口，黄浩乾从未有过犹豫。即使周围很多同学都已找到高薪工作，但他却初心未改，甘愿再次归零，毅然开启人生中第二次跨专业经历。他回忆道：“博士期间，我之所以选择东南大学的仪器科学与技术专业进行深造，是源于本科时期一门名叫‘传感器技术’的课程，当时觉得研发这些精密仪器一定很有趣。不仅有机会深入研究，还能将我之前所学进一步拓展。”

始于兴趣，臻于挑战。黄浩乾一路探索，一路成长。早在硕士阶段就已经免修英语课的他，为了提高英语水平，以便高效阅读国际期刊和与外国学者更好地交流，他又陆续参加了托福、上海高级口译等英语考试。然而当有机会出国深造时，他却选择放弃，只为留在国内潜心埋首做好自己的研究，一步一个脚印地做深做精。

初心未失，拼搏来日

2017年下半年，黄浩乾正式加入河海大学，这也是他在科研上厚积薄发的开始。

自我国海洋强国的发展战略被提出，国家就高度重视海洋利用、资源开发与持续发展，而河海大学被誉为“水利高层次创新创业人才培养的摇篮和水利科技创新的重要基地”，无论是以水利为特色的优势，还是从“河”向“海”的发展方向，都深深激励着这位早早便将目光投向水下自主机器人探测的青年学者。于是，依托浓厚的学术氛围和优秀的科研平台，黄浩乾在科研道路上走得更为迅速和稳健。近年来，他陆续主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、军工项目等国家及省部级科研项目十余项，作为核心成员承担国家重点研发计划等科研纵向项目近十项。

“水下机器人在开发利用海洋中的作用不亚于火箭和航天飞机在探索宇宙空间中的作用，而且在水利水电等大国重器的安全监测方面也起到重要作用。”黄浩乾坚定道，“但目前的导航方式仍无法满足机器人在水下长航时高精度导航与定位的要求，并且可靠性也仍旧存在明显不足，这也是我们后续的努力目标。”一个个科研项目仍在有序推进，黄浩乾所在的团队将根据实际需求和难点展开攻关，深入开展复杂水下环境中基于惯性传感器的自主载体高精度鲁棒导航理论和方法的研究，一旦有所突破，其现实意义不可小觑。

黄浩乾（后排左三）与课题组学生合影

为达成此目标，黄浩乾曾亲赴千岛湖、长江、台湾海峡等地进行大量实地实验。在进行繁忙科研工作的同时，作为一名教师，他也深觉这些来自实际水下实验的数据和过程应共享给莘莘学子。于是，他联合课题组中的几名骨干，开始聚力打造一门“复杂水下环境高精度导航虚拟仿真实验”课程，意在将自己之前的科研成果通过教学形式呈现给学生，为我国海洋探测技术的发展尽微薄之力。如今，这一课程已获批为江苏省首批省级一流本科课程，但课程建设的初级阶段就如同他的科研起步之路，籍籍无名且困难重重。“严格来讲这是一个实验项目，有别于传统的课程教学，它只能通过虚拟仿真展示实验原理。那么，如何将枯燥的实验原理和学生的兴趣点相结合，这既是难点也是课程重点。在攻克的过程中，我始终有一个坚定不移的想法：这些数据和实验过程很宝贵，如果能将其再现，必会使学生对水下载体的导航与定位等专业知识有深入细致的掌握，对教学相长起到积极推动作用。”所以，即便与网站建设合作公司之间的往返路程要花上两三个小时，他和课题组的学生们依旧坚持每周2～3次前往研讨虚拟仿真实验课程的设计方案。临近课程申报前夕，几个人更是干脆就住在了公司里，累了就睡，醒了就接着干。这份恒心与坚持才使得课程最终获得广泛认可。

在教学方面，黄浩乾多次斩获河海大学优秀硕士学位论文指导教师、河海大学本科毕业设计优秀指导教师、教学成果奖等多项荣誉，但他“踏踏实实做人，认认真真做事”的初心仍未减分毫，他说：“这也算是我给学生们做个榜样吧。”而对铭刻于心底的那片深蓝，他也豪情满怀：“一定会紧跟国家和学校的发展，尽我所能奋力拼搏，为水下机器人高精度导航与控制贡献己力。在‘河海’中实现水下机器人的探测梦’。”