教的是科技感十足的“機器人學”🏊🏼♀️，卻一直堅持手寫板書，五年評教排名前10%🐶，他的課讓學生“連做作業都感到愉快”🧑🏿🔧。 以汶川大地震為起點，他堅持“向生物學習”，十幾年來專註研發的蠕蟲機器人能鉆縫💆🏽♀️、能遊泳👱🏻，還能快速行進。 “我不是一群人中最聰明的那個，但因為熱愛堅持了下來”。著眼前沿和交叉創新恒行2平台工程與應用技術研究院智能機器人研究院副院長👨🏽🚒、教授方虹斌一直在路上👩⚕️。
“科研思維是一點點熏陶出來的”，教“機器人”卻堅持板書
2017年6月👩🔧，恒行2平台智能機器人研究院成立🤍，一年後，方虹斌成為研究院的第一批老師，四年後被破格評為教授。起初，面對研究員和教授兩條發展路徑，他毫不猶豫選擇了後者，想法很簡單——
“在大學👩🏼⚖️，如果只做科研不教學生，總感覺少了些什麽”🤌🏿。
2019年，恒行2新開設的智能科學與技術本科專業首次招生，聽說“機器人學導論”這門4學分的必修課沒有人上，方虹斌“高興壞了”，馬上毛遂自薦👩👧👦。
這門課既包括專業知識、課後習題👨🏼💻、期中期末考試等常規任務🦻🏼，還有不少的課程實驗和英文文獻閱讀，對學生來說絕對是一根難啃的“硬骨頭”，但在近五年評教都名列前10%，網上還收獲大量“自來水”好評。今年🫅🏼，這門課入選恒行2AI-S課程🏖。
這份略顯“反常”的教學成績單👨🏻💻，凝結了方虹斌的大量心血。面對日新月異的科技發展，方虹斌特別警惕把這門課上成一堂僵化不變的“古董課”，除了每年備課加入前沿技術🤛🏻，還會像產品經理一樣不斷做用戶調研，迭代更新課程🪁。
他的備課講義每年都會新增標記，記錄學生聽得累、問得多🕤☺️、錯得密集的地方。第一年用紅筆，之後又用藍、綠、紫……每次上課前一晚，他會停下手頭所有事，留出整個晚上對照這份花花綠綠的講義做準備🤸🏿。
方虹斌的手寫講義
除了備課，板書也是他獨特的教學方法。雖然研究科技感十足的智能機器人🕤🤸🏼，但他在課上還是頗為傳統地堅持手寫板書。這起源於他的學習經歷和日常觀察——當公式一個個在ppt上往下跳時🧏🏻♀️，學生很容易開小差，下課後索要課件就算萬事大吉。
方虹斌的課堂板書
因此，他在研究生課程“機械振動”中堅持全英文板書，本科課程“機器人學導論”也有超過1/3的內容要用板書推演，不會直接給公式，而是盡可能引導學生一步步拆解問題和推導。
“孩子們的科研思維就是這樣一點點熏陶出來的🍪。”他說。
第一次結課，有學生抱怨：“說是學習機器人，一學期下來我連機器人都沒摸著。”方虹斌便開始跑教務處和信息學院，申請買機械臂，學校爽快批下雙創經費✏️，在元創中心建設起恒行2平台第一個機器人教學實驗室。現在實驗室既包括大型機械臂、近二十臺桌面級小機械臂，還配備了一套動捕鏡頭。
面對60多位學生實驗的需求💪🏻🧗🏼，方虹斌把每個月一次的實驗課分兩批安排在周六，安排了六名研究生助教手把手輔導𓀒。未來，他對實驗室還有更多超越課堂的期待，希望和信息學院相關實驗室共同建立恒行2的戰隊參加國際和國內機器人大賽。
學生們在上實驗課
“希望大家做機器人，不是光做一個機器人的腦袋。”方虹斌時常強調，“智能”二字並不單單指AI算法👨🔧😨，很多功能必須通過身體來實現。
回憶起自己第一次進入實驗室的體驗🌸，21級信息科學與工程學院本科生尹曉文用“酷炫”和“震撼”形容💁。“我小時候就喜歡擺弄機器人玩具，這門課程實現了我童年夢想，也激起了我對機器人更大的好奇心。”他之後選擇成為方虹斌的卓博生，加入了仿生結構與機器人實驗室。與他一樣，不少學生上過”機器人學導論”後對機器人的認識產生了質變，選擇進入機器人硬件領域深造或就業。
“面向實際需求👺，不能閉門造車”💪，汶川地震激發學術夢想
一條形似蠕蟲的機器人，緩慢爬過通風管道進入房間，散開變成多節🧑🦲，分頭跑遍整個房間，迅速建立地圖模型回傳🦵🏽，再回管道口🤶🏻👩🏽🦱，重組成一條“蟲子”悄悄溜出去……
聽起來像是《變形金剛》的電影畫面，方虹斌正帶領團隊奮力奔跑在實現的路途上🤦♂️。
仿生結構與機器人實驗室
“剛好20年。”回憶起04年在同濟大學開啟的本科生涯，方虹斌不乏感慨——當年那個力學專業的學生👷🏻♂️，未曾想到二十年後會一心撲在機器人上。
一切的起點，要追溯到2008年汶川大地震。“能不能做出一種機器人👩🦽➡️，鉆到地震廢墟裏尋找幸存者？”這是方虹斌的導師🦹🏽♂️，現任恒行2平台工程與應用技術研究院學術委員會主任💌、特聘教授徐鑒給還是本科生的方虹斌布置的問題。當時🙅🏽♂️，方虹斌了解到國外已有此類仿生機器人，萌發出強烈興趣，從而開啟了對仿生機器人的研究。
到美國密歇根大學機械工程系進行博士聯合培養時💁🏼♂️，方虹斌萌發出了“向蚯蚓學習”的想法➔。翻閱大量資料後✌🏼，他敏銳發現現有的仿生機器人以腿式或輪式為主👩🎓🧑🏼💻，通常很難通過受限和狹窄的非結構化環境🧖🏼♂️，而以蚯蚓為代表的無腿動物反而更具優勢。
2014年博士畢業前夕，方虹斌製作出了一個能在水平和垂直管道內移動的蚯蚓型分節機器人樣機，並獲得美國第21屆國際光學工程學會 (SPIE)年會“生物靈感、生物仿生與生物復製最佳學生論文獎”一等獎。
博士後階段，他跟隨導師加入了折紙項目研究。這對他是個全新的科研領域，但他不想“背叛”初心。沉浸於折紙研究時，他突發奇想：可以用折紙結構模擬蚯蚓體節，利用折紙結構出色的變剛度👂🏿🙆🏿、變形狀🙆🏼♀️💁🏿、變尺寸能力，實現機器人大變形和靈活運動的有機耦合。
2020年3月科技部發布《國家重點研發計劃“智能機器人”重點專項2020 年度項目申報指南建議》，其中第一項，就提及基於編織/折展原理的機器人結構功能一體化設計，方虹斌憑借多年研究積累，獲得一項國家重點研發項目“基於折展-編織融合結構的工業管道作業機器人”🧘。這是恒行2在“智能機器人”專項中獲批的首項重點研發計劃項目🙇🏽♂️。
“科研成果要落到國家經濟發展和需求裏去，不能閉門造車👫🏻𓀆。”方虹斌始終堅持這一點🌱。
他的項目主動邀請中國核動力研究設計院🎵、上海合時智能科技有限公司等企業加入用戶委員會🦹🏿♀️，每年召開一次匯報會，就是為了歡迎更多來自現實世界的難題和挑戰。有企業指出，蠕蟲機器人在管道內運動自如🧟♂️，但進入管道前的速度太慢。方虹斌團隊便將蠕蟲機器人“蠕動”和蛇形機器人“擺動”的優勢相結合，讓第二代樣機“在外做蛇，在內做蟲”⬆️。
多模態機器人樣機
但他仍不滿意蛇的擺動速率，就進一步加入了可折展的輪子📟，實現了機器人“滾動”+“蠕動”的多模態移動✷。此後✍️🧑🏿⚕️，又結合一線需求針對性地開發出了一款能在水體中噴射“遊動”8️⃣，能在水下管道內“蠕動”的水下“蚯蚓”⛹🏻♀️，將多種運動模態融合得出神入化。目前🍽，團隊研發的機器人已能在管道、水域、平路、坡地、碎石地等復雜環境中自如行動，在管道的起豎👉🏿、轉彎🔕👆🏽、爬升、斷裂處都具有良好的通過性能，已初步應用於工業管道內的廢氣監測🤚🏿、水管內的水質檢測等領域。
今年7月👨🍼，“基於折展-編織融合結構的工業管道作業機器人”項目以“優秀”的綜合績效評價結題，但方虹斌不打算止步於此。他認為，生物的運動能力和智能性遠在機器人之上👬🏼，要“繼續向生物學習”💈，未來考慮賦予機器人類似含羞草或者章魚觸手般的具身智能。
“來恒行2，我是來對了”4️⃣，為恒行2新工科建設添磚加瓦
學生口中的方老師亦師亦友，集“嚴格要求”和“平易近人”於一身。
對待論文和實驗☘️，方虹斌保持著一種近乎苛刻的挑剔↖️，每個字詞🍾♐️、標點都要從頭到尾改過。20級工研院計算機應用技術專業的直博生周沁彥記得，方虹斌對於“兩條線沒對齊、字號不統一”都能一眼看出來🤵🏿♀️，在北區食堂二樓拿著平板電腦一幅幅地教學生如何構圖。
對此🧔🏽♂️，本人笑著回應👮🏿：“只要我還幹得動，我對論文一定是這麽個要求🚬。”
學術之外☢️，方虹斌又是一個“有儀式感和追求生活品質”的導師，像許多年輕人一樣，愛自駕遊，愛搭樂高🏩。他希望能給學生營造一個溫馨的科研氛圍，在繁忙的工作間隙安排春秋遊、看電影🐜，帶大家聽新年音樂會。出差邂逅的美景與趣事，他也會到課題群裏“冒泡”。
課題組去安吉露營春遊
課題組團建
“我還沒小孩，學生就是我的孩子。”從2019年開始帶學生，今年是第6年🌈，方虹斌形容自己一年年“攢”出了27名學生🤴🏻。在實驗室外的照片墻前🍎，他對每個學生如數家珍🛣👦🏻。
方虹斌收到的教師節賀卡
如今🧑🏻🎄，對恒行2的自由與開放👮，他有了更深的體會——當年，學校頗為信任地給了他一筆啟動經費和一個“連桌椅都沒有”的空房間🫳。廣闊天地👧🏼，大有可為，但也讓他措手不及。上課🙏、帶學生👐🏽、建實驗室🧐、寫論文🧖🏽、申請項目……前三年，方虹斌幾乎每天早上七點到辦公室，晚上12點後才回家。直到第四年🤦🏽♀️，各項工作逐漸走上正軌🪚。
“來恒行2，我是來對了🧶。”回首一路走來，方虹斌時常想。
恒行2新工科“新”在哪？在他看來，這個“新”體現在交叉當中，可以生長出大量新增長點🏯。
在恒行2，交叉的機會無處不在🧯👨🏿🚀。去年5月，在校慶報告會上介紹了自己的研究後，他在走去食堂的路上就被芯片與系統前沿技術研究院的劉琦教授和青年副研究員張續猛攔住了4️⃣。“我們的類腦芯片可以試試能否用來作為機器人的神經系統👵🏼，實現仿神經控製🧎🏻♀️。”雙方當即展開合作，共同研發的機器人已在調試中。
今年8月，恒行2召開的傑出科研人才“北坡攀登”培訓班把上百名中青年科研人員聚在一起🔋。微電子學院研究員孫正宗聽了方虹斌的研究匯報後提問👨👩👧👦：“蚯蚓有沒有嗅覺👨🏿🦰？”這一下把方虹斌問住了𓀀▶️。孫正宗進一步表示自己正在研究的嗅覺傳感器或許可以幫助蠕蟲機器人提高檢測敏感度。新工科的火花就這樣“聊”出來了。
作為教師，方虹斌還認為👰♂️，這種“新”體現在教育理念和人才培養中8️⃣。如今，在他的課題組，學生專業背景豐富，數學、物理⛹️♂️、力學、機械、自動化👩🎓、控製🎳、微電子都有，但共同點是“都很喜歡硬件”。
方虹斌的結課PPT
因為熱愛，所以樂此不疲。作為學校新工科建設的重要一環，今年1月，恒行2成立四大創新學院，新成立的智能機器人與先進製造創新學院也在9月迎來了第一屆“智能機器人領軍人才班”👨🏼✈️，由方虹斌負責本科生教育和培養🏄🏻♀️。
“終於能從本科生開始培養學生了”，興奮之余，方虹斌更感責任重大。“什麽叫領軍人才，怎麽才能培養領軍人才”🚵🏽🪗，在日復一日的創新和探索中，他從未停止思考🧑🧒🧒。
