机械设计与研究

研究成果被《自然》杂志媒体频道专题报道,莞

 

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在仿生智能实验室,机械工程学院宋家磊博士正在评估学生制作的机器鱼物理模型。一个突然的电话让他放下了工作。研究成果发表在比较动物生理学和动物行为方面的国际领先期刊Journal of Experimental Biology后,他参与的猛禽飞行机制研究成果发表在《Journal of Experimental Biology》上。 ”。 Nature杂志媒体频道特别报道。谈到作品发表的感受,宋佳蕾说:“这是对我们作品的认可,继续努力。”

宋佳蕾和英国伦敦大学皇家兽医学院率先采用粒子追踪,结合高精度高速摄影和CFD模拟,获得涡流结构和三维速度猛禽背后的流场。由于他在仿生飞行空气动力学方面的研究成果,宋加里最近被美国国家航空博物馆选为典型人物,并在博物馆2025年的主题展览“How things fly”中展出。

从力学到仿生学,不变的是学术的初衷

猛禽飞行机制的研究并不是一件容易的事,这与宋嘉磊多年来的学术积累是分不开的。就读于钱学森创办的中国科学技术大学现代力学系,后申请流体力学研究方向。毕业后,他前往范德比尔特大学攻读机械工程博士学位。 2018年宋佳蕾加入伦敦大学皇家兽医学院从事博士后研究。在此期间,他开始参与探索猛禽飞行机制的科研项目。

探索猛禽飞行机制的实验过程是困难的。研究猛禽的飞行机理,首先要做的就是测量鸟类,测量鸟类身体的各项指标;另一种是控制小鸟,让小鸟跟随实验需要飞行,但普通人很难控制小鸟的行为,所以宋佳蕾和团队也需要鸟类训练师的帮助。宋佳蕾坦言:“其实我们也可以用鸟类模型来做实验,确实可以达到一定的效果,但这和真正的鸟类飞翔的结果总会有所不同。我们希望得到更严谨、更准确的实验结果。”

仿生研究是一个跨学科的研究,包括力学、生物学、计算机和机械设计等。所使用的技术涉及高性能计算机模拟、流场显示技术和高速摄影技术。宋嘉磊刚接触仿生研究的时候也遇到了很多问题。除了他的专业机械师,他还需要跨学科的学习。 “接触一个新领域是一个熟悉的过程,需要付出努力和时间。”

正是凭借这种毅力,宋嘉蕾关于猛禽飞行的文章一经发表就受到广泛关注,并被《每日邮报》、MSN新闻等国际媒体报道。 Altmetric(反映文章分享、下载、阅读和认可度的报告影响程度的评估系统)在全球同期发表的所有研究中名列前1%。

以科研促教学,贴近学生学习生活

2019年8月,宋佳蕾留学归来,来到东莞理工大学进行教学和研究。宋家磊热衷于与同学们分享实验中有趣的结论和现象。为了充分激发学生对仿生研究的兴趣,他还开设了一门名为《动物飞行与仿生学》的公共选修课。由于课堂上有很多非理工科的学生,他特意调整了教学内容,让教学更加通俗易懂,对自然现象的思考。 “我认为应该因材施教,因材施教。说,重要的是让他们理解和认识仿生研究。”

由于他对教学的执着,他的班级不断受到表扬。 2018级智能制造工程专业的李东说:宋老师在课堂上讲课认真,课堂气氛活跃,讲的知识点生动,能融入很多有趣的例子。宋老师课后幽默风趣,能告诉我们很多。有趣的小故事,非常迷人。”

宋佳蕾非常重视对学生兴趣的引导作用。教学时,他会在课堂上培养学生对学科的兴趣,也善于用例子调动学生的学习积极性,引导学生主动学习。宋佳雷在仿生智能实验室招聘新人时,看重的是自己是否对仿生研究感兴趣。

宋佳蕾热衷于在实验室与学生讨论科研问题,定期定期会面,并经常在关键时刻提出专业意见,为学生解决科研难题。机械设计、制造与自动化2018级班主任胡伟春,既是宋佳蕾公共选修课的学生,也是实验室的成员。他回忆说:“之前我们对机器人舵机参数的选择缺乏一定的理论依据,宋先生会遵循这个原则。开始吧,跟我们推导一下,让我们用相关公式来确定舵机的参数。”宋佳蕾经常鼓励学生大胆表达个人观点,共同交流。 “我们学院的学生动手能力很强,基础扎实。”宋佳蕾笑道。