用一句話(huà)來(lái)概括今年33歲的翟譯晨，大概是“講不了脫口秀的手藝人不是好科研人員”。

他風(fēng)趣健談、貪玩愛(ài)折騰，卻成功憑借天馬行空的想象力和過(guò)人的動(dòng)手能力，在一周內(nèi)解決了行業(yè)“頑固”難題。他幾乎不讀論文，攻讀博士期間卻能輕松在《先進(jìn)材料》這樣的行業(yè)期刊上發(fā)表文章。

近日，不走尋常路的翟譯晨的“新作品”——創(chuàng)新型一體化3D打印氣動(dòng)自動(dòng)抓手誕生。相關(guān)論文作為封面文章發(fā)表于《科學(xué)-機(jī)器人》。

這名來(lái)自美國(guó)加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校的博士后，還是網(wǎng)絡(luò)手工達(dá)人——“手工耿”的鐵粉。事實(shí)上，翟譯晨做科研也的確有股“手工耿”的味兒，實(shí)驗(yàn)設(shè)備經(jīng)常是自己拼湊、搭建，設(shè)計(jì)方案常常源自想象力。他把自己的這種工作風(fēng)格形容為“作坊式”科研。相比那些典型的科研方式，翟譯晨做科研走的是類(lèi)似于“藝術(shù)創(chuàng)作”的路子。

一個(gè)星期解決行業(yè)“頑固”難題

翟譯晨的“開(kāi)掛”故事要從2021年春天講起。

當(dāng)時(shí)，他在加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校讀博，并將于兩個(gè)月后進(jìn)入該校教授Michael T. Tolley的實(shí)驗(yàn)室做博士后研究。還沒(méi)正式入職，他就接到了未來(lái)導(dǎo)師布置的一項(xiàng)緊急任務(wù)。

看到郵件時(shí)，翟譯晨正在夏威夷度假，順便起草一篇新的論文。急忙回到學(xué)校后，才知道導(dǎo)師是要他為巴斯夫公司的一個(gè)贊助項(xiàng)目“救場(chǎng)”。

巴斯夫公司要求Tolley在一周后的項(xiàng)目年會(huì)上匯報(bào)最初研究提案的完成度，即用3D打印方法制作一個(gè)軟體氣動(dòng)制動(dòng)器的進(jìn)度。然而，之前近一年的研究中他們并沒(méi)有做出可以展示的成品。

這個(gè)任務(wù)看起來(lái)簡(jiǎn)單，但實(shí)操起來(lái)很難，因?yàn)榇饲皫缀鯚o(wú)人做出過(guò)具有實(shí)用價(jià)值的3D打印成品。

“3D打印軟體機(jī)器人是靠一個(gè)很小的噴頭擠出已經(jīng)燒熱熔化的‘TPU’膏狀材料，將材料一層一層往上疊加，最終成型。在這個(gè)過(guò)程中，加工路徑是不連續(xù)的，其中的回抽和快速移動(dòng)很容易在側(cè)壁上產(chǎn)生縫隙。一旦氣從縫隙中漏出去，做成的氣動(dòng)機(jī)器人部件就不工作了。”翟譯晨解釋道。

在以往的很多研究中，解決漏氣的思路非常直接——把壁加厚。盡管達(dá)到了氣密效果，但由于TPU材料的硬度本來(lái)就比硅膠高一個(gè)數(shù)量級(jí)，這樣做出的制動(dòng)器又厚又硬，甚至難以活動(dòng)，通常需要加超高的氣壓才能使其勉強(qiáng)達(dá)到一定的彎曲程度。

但接到任務(wù)的翟譯晨非常自信，他當(dāng)即夸下?？冢?ldquo;我兩天就把它解決掉！”

結(jié)果卻是他花了近一個(gè)星期時(shí)間做了幾十次測(cè)試，才在臨近匯報(bào)前想出可行的解決方案。

“這個(gè)方法簡(jiǎn)單來(lái)講，就像是我們小時(shí)候常畫(huà)的‘一筆畫(huà)’，專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)叫作歐拉路徑。”翟譯晨說(shuō)，他將3D打印的模型全部設(shè)計(jì)為歐拉路徑，即噴頭打印每一層時(shí)都靠“一筆畫(huà)”的路徑來(lái)完成運(yùn)行，一氣呵成，沒(méi)有停頓、沒(méi)有回抽，這樣就避免了接縫處漏氣。

與紙上作畫(huà)不同，一個(gè)氣動(dòng)制動(dòng)器內(nèi)部包含多個(gè)互聯(lián)結(jié)構(gòu)，要使噴頭在每一層的高度上都一筆完成需要打印的圖形，再加上里面管路的干擾，設(shè)計(jì)和測(cè)試過(guò)程變得異常復(fù)雜。

借助這個(gè)“一筆畫(huà)”的創(chuàng)新方法，他很快做出了第一個(gè)既柔軟又氣密性好的3D打印制動(dòng)器，向Tolley和贊助商證明了他足以勝任這份研究工作。

做出制動(dòng)器不久，翟譯晨又做好了3D打印的氣動(dòng)閥門(mén)。一天，他把幾個(gè)打印好的制動(dòng)器和閥門(mén)用管路來(lái)回拼接測(cè)試，意外得到了一個(gè)自動(dòng)抓手。

這種軟體氣動(dòng)自動(dòng)抓手最初是由美國(guó)哈佛大學(xué)教授George Whitesides的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)的。Whitesides被尊為軟體機(jī)器人領(lǐng)域的開(kāi)創(chuàng)者。但他的設(shè)計(jì)是靠復(fù)雜的硅膠鑄造工藝實(shí)現(xiàn)的，一般用戶(hù)不容易復(fù)制。更關(guān)鍵的是，這種抓手“拿得起”，卻“放不下”，使用者需要手動(dòng)關(guān)閉氣源才能讓抓手松開(kāi)物體。

翟譯晨想，有什么辦法能讓這種抓手在不影響抓取、不影響保持、不影響搬運(yùn)的情況下實(shí)現(xiàn)“放下”這個(gè)動(dòng)作呢？把它橫過(guò)來(lái)不就行了！

于是，翟譯晨在抓取器后面做了一個(gè)重力閥門(mén)，在前部抓手與后部把手的位置之間設(shè)計(jì)了一些氣管連接。抓手橫過(guò)來(lái)后，在重力的作用下，氣管會(huì)彎折，總氣源隨之被關(guān)閉，抓手里剩余的壓縮空氣在廢氣孔中放出，便輕松完成“放下”的動(dòng)作。這時(shí)，抓手可以為下一次的抓取做準(zhǔn)備。這就是近日發(fā)表在《科學(xué)-機(jī)器人》上的研究。

“有了這項(xiàng)技術(shù)，每個(gè)人都能在自己家里做臺(tái)抓娃娃機(jī)。”翟譯晨開(kāi)玩笑道。不過(guò)他也坦言，目前這項(xiàng)技術(shù)還有待優(yōu)化。盡管如此，翟譯晨等人還是在世界上首次完成了一體化3D打印自動(dòng)抓取器的開(kāi)創(chuàng)性工作。

“Tolley教授以及他以前的同事、導(dǎo)師，很多年來(lái)都想做成這樣一件事——通過(guò)一體化3D打印的方法制造出自動(dòng)機(jī)器人，并應(yīng)用于生活中。沒(méi)想到被我稀里糊涂地實(shí)現(xiàn)了。”翟譯晨笑道。

不讀論文，愛(ài)玩也能出奇跡

在導(dǎo)師和同門(mén)眼中，翟譯晨不是那種循規(guī)蹈矩的人。他大部分時(shí)間都不會(huì)“泡”在實(shí)驗(yàn)室，反而開(kāi)著車(chē)到處“瘋玩”。美國(guó)有63個(gè)國(guó)家公園，翟譯晨前后打卡過(guò)24個(gè)。

“我的靈感，基本都不是從實(shí)驗(yàn)室得來(lái)的，而是在外面玩的時(shí)候想出來(lái)的。正所謂‘醉翁之意不在酒，在乎山水之間也’。”翟譯晨說(shuō)，他這種性格可以追溯至孩童時(shí)代。

從小到大，翟譯晨都熱衷于在課堂上不務(wù)正業(yè)，搞些奇思妙想。比如，花幾個(gè)晚自習(xí)的時(shí)間，在不用膠水的情況下將一塊廢紙板改造成一個(gè)拉環(huán)式自動(dòng)開(kāi)蓋的垃圾桶，向路過(guò)的同學(xué)展示“譯晨手造”；趁自習(xí)課老師在講桌前低頭批改作業(yè)的間隙，和同桌用零食袋中的干燥劑造出一團(tuán)水蒸氣，令后排同學(xué)吃驚……讓老師“又愛(ài)又恨”的是，從不好好寫(xiě)作業(yè)的翟譯晨，成績(jī)卻很不錯(cuò)。

一路玩上來(lái)的翟譯晨大學(xué)時(shí)參加了各種學(xué)生社團(tuán)，結(jié)交了一群動(dòng)手能力極強(qiáng)的好友?？恐娮又谱鞯慕?jīng)歷，本科畢業(yè)后，他順利申請(qǐng)到美國(guó)史蒂文斯理工學(xué)院的研究生。碩士畢業(yè)后又前往加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校電子工程專(zhuān)業(yè)攻讀博士學(xué)位。

作為一名博士生，翟譯晨因不讀論文而與眾不同。但在他看來(lái)，“盡信書(shū)，則不如無(wú)書(shū)”，大部分論文對(duì)他的實(shí)驗(yàn)都不具有太多的參考意義。

“比如在我們領(lǐng)域，有引用比較高的文章提出了一些理論上的潛在應(yīng)用，之后的很多文章也往這些潛在應(yīng)用上靠，但實(shí)際上并沒(méi)有做出可行的成品，這就是研究思路被局限了。做研究不是為了發(fā)文章，不能人云亦云。”翟譯晨說(shuō)，他更希望能找到一種新辦法，設(shè)計(jì)一種新構(gòu)型、創(chuàng)造一個(gè)新東西，像魯班和墨子那樣。

他補(bǔ)充道：“當(dāng)然，這并不是說(shuō)我的成果不需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)測(cè)量和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最后呈現(xiàn)結(jié)果的時(shí)候也需要很多定量的數(shù)據(jù)。但我工作的核心方法就是在想象中重新設(shè)計(jì)出一個(gè)能實(shí)現(xiàn)的機(jī)制。這和傳統(tǒng)的科學(xué)研究不一樣，我更像一個(gè)設(shè)計(jì)師。”

盡管平時(shí)不怎么讀論文，但論文以外的靈感素材，翟譯晨“啥都看”，比如看“手工耿”等民間發(fā)明家鼓搗些令人驚嘆的玩意兒。為了豐富背景知識(shí)，他還會(huì)看一些專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)視頻，遇到自己不熟悉的原理，會(huì)專(zhuān)門(mén)收集資料學(xué)習(xí)。

翟譯晨記得剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，有位經(jīng)常愁眉苦臉的師兄總是數(shù)落他：“別看你現(xiàn)在活得這么滋潤(rùn)，我現(xiàn)在的狀態(tài)就是你一年后的狀態(tài)。”博士畢業(yè)后，翟譯晨再和這位“預(yù)言家”聊起來(lái)，對(duì)方卻忍不住感慨：“看來(lái)你的心態(tài)真跟我不一樣。”

“因?yàn)槲覍?duì)博士學(xué)位沒(méi)有執(zhí)念。”他笑道，“家里也不給我壓力。我爸整天跟我說(shuō)，拿不到學(xué)位也沒(méi)事，回國(guó)一樣有出路。那時(shí)候我還很生氣，我看起來(lái)像拿不到學(xué)位的人嗎？”翟譯晨故作嚴(yán)肅，模仿了自己當(dāng)時(shí)的表情，樣子很頑皮。

他說(shuō)，不追求功利性的結(jié)果，就不會(huì)有太多壓力。很多同學(xué)致力于“把這個(gè)東西做到能發(fā)表”，所以特別焦慮。而對(duì)翟譯晨來(lái)說(shuō)，“把事情干漂亮”才是最大的樂(lè)趣。