用水下機器人實現“河海”中的探索
——記河海大學能源與電氣學院副教授黃浩乾

周晴晴

黃浩乾設計的水下導航系統在日內瓦國際發明展上獲獎

“認認真真做人，踏踏實實做事。人生如是，科研亦然。”拂過曾經的照片，黃浩乾看到自己學生時代青澀但熱情的面龐，由此發出感嘆。為增加社會閱歷、沉淀知識，出身理工科的他曾兼職多項工作，鍛煉自己抗壓抗挫能力的同時，也練就了沉穩的心態，他將這份感悟一直埋藏于心底，也踐行于自身的追夢之旅。

經多年拼搏，黃浩乾逐漸從一位籍籍無名的學子成長為河海大學能源與電氣學院副教授，并且憑借水下機器人等水下自主載體及導航定位技術，相繼獲得江蘇省儀器儀表學會科學技術獎二等獎（排名第一，2022年）、中國商業聯合會科技進步獎一等獎（排名第二，2021年）、中國機械工業科學技術獎二等獎（排名第二，2017年）、江蘇省高校科學技術研究成果獎三等獎（排名第二，2021年）、中國商業聯合會科學技術獎二等獎（排名第三，2017年）及日內瓦國際發明獎銅獎（排名第二，2015年）等獎項。蘊含在成果背后的，是數年如一日的忙碌與艱辛。

熱情不熄，挑戰不止

天馬行空與腳踏實地，這樣看似“兩面”的性格在黃浩乾身上得到了平衡。原本在父母親友的建議下一心投身杏林的黃浩乾，卻在“誤打誤撞”中與自動化專業結下了不解之緣——他于2003年被錄取至中國礦業大學自動化專業。“當時我沒有因為偏離規劃而苦惱，而是對這個專業充滿憧憬，既來之則安之，我有信心學好”，優異的成績證明，他的努力和堅持沒有白費。

干一行愛一行，4年的本科學習不僅為黃浩乾打下了堅實的理論基礎，也激發了他深耕于此行業的熱忱。于是，在下決心投身科研的同時，他也堅定了考研深造的目標，而命運卻又與他開了個小小的玩笑。與理想院校和專業的又一次失之交臂讓他不免有些沮喪，但調整情緒的過程并沒有耽誤太多時間，因為他意識到，多學科、多維度的知識攝取或許會更有利于今后的科研發展。在一番深思熟慮之后，他決定挑戰自己，并主動選擇調劑到南京農業大學農業機械化工程專業。“說實話，這個專業跟我的本科專業跨度很大，本科的基礎都是偏弱電控制，碩士專業則更傾向機械。在這種情況下，我只能一邊做碩士課題研究，一邊跟機械類的本科生一起補修相關課程，每天都安排得滿滿當當。不過我非常感謝這段經歷，因為畢業時我發現，在自動控制領域，我是懂機械的；而在機械領域中，我又是懂自動控制的。這兩方面的有機結合，正是當時很熱門的‘機電一體化’研究方向，這也為我日后博士階段的學習打下了扎實的基礎。”不僅如此，知識的全面融合也給了他較早帶領團隊開展科研的機會。碩士畢業之際，他獨立設計出了水果采摘機械手并作為課題組的代表性成果，這對于一名初入科研的學生來講，無疑是值得驕傲的。

隨后，站在是否繼續進行博士深造的人生路口，黃浩乾從未有過猶豫。即使周圍很多同學都已找到高薪工作，但他卻初心未改，甘愿再次歸零，毅然開啟人生中第二次跨專業經歷。他回憶道：“博士期間，我之所以選擇東南大學的儀器科學與技術專業進行深造，是源于本科時期一門名叫‘傳感器技術’的課程，當時覺得研發這些精密儀器一定很有趣。不僅有機會深入研究，還能將我之前所學進一步拓展。”

始于興趣，臻于挑戰。黃浩乾一路探索，一路成長。早在碩士階段就已經免修英語課的他，為了提高英語水平，以便高效閱讀國際期刊和與外國學者更好地交流，他又陸續參加了托福、上海高級口譯等英語考試。然而當有機會出國深造時，他卻選擇放棄，只為留在國內潛心埋首做好自己的研究，一步一個腳印地做深做精。

初心未失，拼搏來日

2017年下半年，黃浩乾正式加入河海大學，這也是他在科研上厚積薄發的開始。

自我國海洋強國的發展戰略被提出，國家就高度重視海洋利用、資源開發與持續發展，而河海大學被譽為“水利高層次創新創業人才培養的搖籃和水利科技創新的重要基地”，無論是以水利為特色的優勢，還是從“河”向“海”的發展方向，都深深激勵著這位早早便將目光投向水下自主機器人探測的青年學者。于是，依托濃厚的學術氛圍和優秀的科研平臺，黃浩乾在科研道路上走得更為迅速和穩健。近年來，他陸續主持國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金、軍工項目等國家及省部級科研項目十余項，作為核心成員承擔國家重點研發計劃等科研縱向項目近十項。

“水下機器人在開發利用海洋中的作用不亞于火箭和航天飛機在探索宇宙空間中的作用，而且在水利水電等大國重器的安全監測方面也起到重要作用。”黃浩乾堅定道，“但目前的導航方式仍無法滿足機器人在水下長航時高精度導航與定位的要求，并且可靠性也仍舊存在明顯不足，這也是我們后續的努力目標。”一個個科研項目仍在有序推進，黃浩乾所在的團隊將根據實際需求和難點展開攻關，深入開展復雜水下環境中基于慣性傳感器的自主載體高精度魯棒導航理論和方法的研究，一旦有所突破，其現實意義不可小覷。

黃浩乾（后排左三）與課題組學生合影

為達成此目標，黃浩乾曾親赴千島湖、長江、臺灣海峽等地進行大量實地實驗。在進行繁忙科研工作的同時，作為一名教師，他也深覺這些來自實際水下實驗的數據和過程應共享給莘莘學子。于是，他聯合課題組中的幾名骨干，開始聚力打造一門“復雜水下環境高精度導航虛擬仿真實驗”課程，意在將自己之前的科研成果通過教學形式呈現給學生，為我國海洋探測技術的發展盡微薄之力。如今，這一課程已獲批為江蘇省首批省級一流本科課程，但課程建設的初級階段就如同他的科研起步之路，籍籍無名且困難重重。“嚴格來講這是一個實驗項目，有別于傳統的課程教學，它只能通過虛擬仿真展示實驗原理。那么，如何將枯燥的實驗原理和學生的興趣點相結合，這既是難點也是課程重點。在攻克的過程中，我始終有一個堅定不移的想法：這些數據和實驗過程很寶貴，如果能將其再現，必會使學生對水下載體的導航與定位等專業知識有深入細致的掌握，對教學相長起到積極推動作用。”所以，即便與網站建設合作公司之間的往返路程要花上兩三個小時，他和課題組的學生們依舊堅持每周2～3次前往研討虛擬仿真實驗課程的設計方案。臨近課程申報前夕，幾個人更是干脆就住在了公司里，累了就睡，醒了就接著干。這份恒心與堅持才使得課程最終獲得廣泛認可。

在教學方面，黃浩乾多次斬獲河海大學優秀碩士學位論文指導教師、河海大學本科畢業設計優秀指導教師、教學成果獎等多項榮譽，但他“踏踏實實做人，認認真真做事”的初心仍未減分毫，他說：“這也算是我給學生們做個榜樣吧。”而對銘刻于心底的那片深藍，他也豪情滿懷：“一定會緊跟國家和學校的發展，盡我所能奮力拼搏，為水下機器人高精度導航與控制貢獻己力。在‘河海’中實現水下機器人的探測夢’。”