英才计划助力科技梦想改变世界

我的爷爷是一位机械工程师，在我很小的时候，亲手给我做了很多有趣的手工玩具，在我幼小的心田里种下了科技的种子。上幼儿园后，我对汽车非常感兴趣，并迷上了乐高机械组汽车搭建，最复杂的有多达4 000 余个零件，但幼小的我却乐此不疲。初中时，我系统学习了VEX 机器人和计算机语言，为后续机器人搭建和编程打下了基础。

从幼年到少年，我始终对科技怀有浓烈的兴趣，梦想成为一名用科技改变世界的工程师。我也在努力实现梦想，在和父母一起规划学业时，我了解到中学生英才计划，如果被录取，我将可以像研究生一样跟着教授研究课题。2022年底，经过母校推荐和市里的层层选拔，我幸运地成为同济大学的英才计划学生，在徐军教授的指导下研究水下机器人。

确定研究课题

我的英才计划研究课题来源于自己对海洋环境污染的关注。很多国家在实现经济增长的过程中造成了严重的水污染，比如海洋和河流里的化学污染物、垃圾，石油管道渗漏造成的污染等，我还亲眼看到自己小区的居民把塑料瓶等各类垃圾扔进河里，因此就有了研发水下机器人改善生态环境的想法。开始时，我了解到针对水下机器人已经有了一些相关研究，市场上也推出了一些产品。但是现有的研究和产品都存在较为突出的缺陷，比如绝大多数都使用螺旋桨推进，产生的噪声和波动会影响水下生态环境。为解决这一问题，我从仿生角度出发，汲取了海龟的四足结构并结合鱼鳍的流体动力学优势，采用FLOW-3D仿生模拟得到不同形状的鱼鳍在流体中对机器人游泳效率的影响，并通过与实物验证相结合的方法，开发了旨在保护水体环境的仿生水下机器人。

必须承认，这一课题具有相当大的难度，正是因为英才计划给予的支持，才让我有了坚持下去的底气。非常感谢徐军教授对我的选题和方法给予的积极肯定，以及提出的更加具体可行的思路。我与徐教授团队的第一次线下见面是在2023 年的1 月30 日。春节假期一结束，徐教授和王博士、薛博士便热情地接待了我，讓我在上海的寒冬里倍感温暖。为了这次面谈，我提前准备了PPT，向徐教授团队介绍了关于仿生水下机器人研究方向的一些思考。我主要提出了两个方向：第一个是仿生海龟的四足结构，并设计鳍使它既能行走也可以推进机器人游泳；第二个是机器人游泳方式的动力学研究，研究目的是提升机器人的游泳效率。徐教授和2 位博士跟我一起头脑风暴，给了我很多建议，他们耐心细致的指导让我很感动。

在接下来的2 个月中，我经过反复调研，与徐教授反复探讨，最终确定了课题：学习如何把物理学原理应用到工程实践，开发仿生水下机器人，用仿真数字模拟和真实实验验证相结合的方法，对比探究鳍的形状对机器人游泳效率的影响，从而实现高效水下机器人开发的目标。

多方面能力得到提升

在科研过程中，我得到了徐军教授的指导，享受到了同济大学的学习资源，多方面能力得到了提升。首先是科研必备的工具知识，熟练掌握了机械结构设计和制图、电子部件设计和调试、大学物理、AutoCAD、SolidWorks， 以及Arduino 编程等； 学习了FLOW-3D仿真模拟软件的操作方法，包括搭建物理模型、设置仿真环境、创建网格块、设定边界条件，以及设置运动物体的速度参数，并将这一前沿技术有效应用在机器人的效率提升上。在此基础上，徐教授团队指导我进行实践操作，比如熟练使用3D 打印机、激光切割机等先进设备，并掌握了实验方法，多次开展水下实验，进行反复测试和改进。此外，我还学习了如何撰写科研日志、科研论文、成果汇报文件等图文内容，提升了总结的能力。

收获满满的一年

通过英才计划1 年的培养，我收获满满，实现了一直以来的科研梦想。在科研过程中，将物理学知识应用到科研实践，创新性地探究了利用鱼鳍在流体动力学上减阻和推进的优势，以及不同鱼鳍形状对于游泳效率的影响，并将研究拓展到工程应用上，在物理和工程的跨学科研究方面收获颇丰。在克服了很多困难后，我成功地应用了本课题最关键的技术FLOW-3D 流体数值研究，用仿真模拟和实物验证相结合的方法达成研究目标并验证了本课题的假设。最后，我收获和储备了大量的科研知识和技能，为未来的专业发展打下了坚实基础，同时，我大胆设想、自我学习、发现问题和解决问题的能力得到了提升，比如在解决复杂工程问题时，我学会了利用现有的计算机设备条件实现柔性材料的高难度仿真模拟。

最后，感谢同济大学徐军教授团队，感谢英才计划办公室的老师；感谢我的母校上海星河湾双语学校给予的大力支持；感谢我的父母给予的无限关爱和鼓励！感谢英才计划的培养，希望有更多的学生在这里学习本领、实现梦想，一起用科技改变世界。

李翰璘

2023 级中学生英才计划物理学科学生

就读于上海星河湾双语学校，师从同济大学徐军教授。培养期间完成课题“基于海龟四足结构与鱼鳍动力学的高效水下机器人开发”。