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他是大学四年级的学生，个子高挑，爱运动，爱篮球，也爱一连几天泡在实验室。10月19日晚，他代表自己的5人团队，走上奖台，摘得了第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛的特等奖奖杯。
他接过奖杯时，“兴奋，还感觉有点不可思议”。他说，两年备战“挑战杯”，自己学到了很多课本上学不到的知识，磨练了意志，锻炼了团队协作能力。期间有苦，有甜，但最大的收获，是以后不管遇到什么样的困难，都不会灰心丧气。
他叫刘磊，是苏州大学机电工程学院电气工程与自动化专业的学生。他和伙伴拿来参赛并获奖的，是一组“基于谐振驱动原理的微型移动机器人”。尽管其中最小的只有“半个拇指”差不多大，重只有7克，但个个功能强大，实用性强，可以应用到工业领域的许多方面。
带刺的“毛毛虫”
10月19日晚，由共青团中央、中国科协、教育部、全国学联和辽宁省政府主办的第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛在大连理工大学落下帷幕。
机器人在每届“挑战杯”竞赛中并不鲜见。提到机器人，许多人立刻会联想到变形金刚般的巨型机器人，但在本届比赛现场却出现了一个只有成人拇指般大小的微型机器人。它浑身长着毛刺，水桶腰般的体形，乍看像极了一条毛毛虫。
由于它奇特的外形特征，吸引了不少参赛队员的驻足观看。这就是苏州大学机电工程学院的5名大学生合作发明的一种微型管道机器人，专门用来检测细小工业管道的安全状况，例如是否存在有害气体或是裂缝、破损等。
刘磊是这个发明团队的负责人。他解释，在没有微型机器人帮助前，如果要检查细小的工业管道，不仅工作量大，而且对工作人员身体也可能有辐射伤害。最令人头疼的是，很多细微裂缝从管道外部很难被发现，只有从管内仔细查看才行。而发明了微型管道机器人后，这类管道检查的难题就可以交给它来完成。
这个重约7克的迷你机器人，能在最小内径为15毫米，曲率半径不小于200毫米的管道内移动，最大移动速度约为每秒24毫米，并且可携带各类微型摄像头与照明装置。这个微型管道机器人受到竞赛评委们的一致好评，最终摘得了“挑战杯”的特等奖。
好奇，好学，有梦想
做这个微型机器人，刘磊和伙伴们花费了大约两年的时间。刘磊说，他从小就是一个好奇的孩子，对电气控制充满兴趣。
小学时，刘磊最爱上自然课，还喜欢动手制造一些小东西，比如一些小的串连电路、小台灯等。在电视里，他看到工厂里自动化的流水线自动生产、自动装配，感觉很有意思，特别想知道这些是怎样做到的，觉得“搞电气的和搞控制的很神奇”。
2007年，刘磊参加高考，第一志愿就是苏州大学电气工程与自动化专业。他如愿以偿。读大学后，怀着浓厚的兴趣，他开始接触单片机、PLC、控制原理等，还有中学就接触过的电路知识。他发现，这些知识一旦组合起来，就可以获得意想不到的结果，帮人类节省劳动力。他说，这就是他的梦想。
尽管最喜欢泡在实验室把学来的理论知识付诸于实践，但刘磊在大学期间一直是班里的前三名。大一，他拿了二等奖学金；此后的三年，他拿的都是一等奖学金。
大二那年，刘磊和几个同学一起，向学校申请了一个关于机械手的创新型实验项目。当时，他在团队里仅是一个普通成员，主要负责PLC控制方向。这是他第一次接触科研项目。
当时，刘磊他们做的是冲床上料机械手。项目的动机，是他们看到由于中国劳动力相对廉价，一个工人一天就做一个动作：把金属材料放到冲床上，冲压后再把它拿下来。一天八个小时，一直重复一个动作，做着做着工人就会麻木，很容易出事故，比如手被轧到。“可以考虑做一个机械手，代替人手啊”，这就是他们最初的想法。
那时刘磊才读到大二，基础课程还没学完，造机械手所需的专业知识比如PLC等要到大三、大四才能接触。并且，当时项目牵头老师的研究方向也是机械方面，和控制无关，难以具体指导。在老师的鼓励下，刘磊开始了自学。他大量查阅资料，一点点消化，每周和老师见面交流汇报一次。就这样，刘磊提前两年掌握了PLC的基础技能。
做机械手的许多细节，刘磊记忆犹新。他说，一开始只做了一些理论分析和编程，然后买了一款三菱的PLC，下载三菱的软件做出控制程序，最后用一个仿真模块代替真实的机械手检验程序。尽管由于经费的问题，机械手最后没有真的做出来，但这套系统经过检验，是可行的，成功的。
就是这个项目，大大增强了刘磊的自信心。作为一个进入大学才一年多的学生，之前什么都不懂，感觉一切都很深奥，很神秘，但通过自学PLC课程，发现只要肯钻研，很快就能融会贯通。
主持备战“挑战杯”
大三上学期，刘磊参加了苏州大学的“大学生课外学术科研基金”项目，申请的课题就是《基于谐振驱动原理的微型移动机器人》。
“其实，做机械手的时候，我还没听说过‘挑战杯’。”刘磊说，一直到老师推荐他去主持备战“挑战杯”时，他才对其有了初步的了解，发现这是一个“很大规模、很正式、大家都很关注的比赛”。
通过关注历届比赛，刘磊知道，如果想在“挑战杯”中取得好成绩的话，今后肯定要花很大的精力去做。
“好在我当时并没什么太大的压力，只是每天想着把眼前的事做好。”刘磊说。
备战“挑战杯”，他们只是想尽自己所能，锻炼自己动手实践的能力。选择微型机器人，刘磊他们有自己的想法：机器人很多，但全国乃至全世界都是大型居多。在狭小环境，大型机器人不能进去，小型机器人就有了用武之地。
“比如说去侦查，就像电影里经常出现的间谍机器人，他可以从门缝里进去，探视周围环境，然后给主人反馈信息。”讲到这些，刘磊露出了孩子般的淘气。
当时，指导老师给的建议是，做一个利用谐振驱动的微型机器人。
现有的大部分机器人，驱动方式都是传统的轮式、尺蠖式、惯性摩擦式等，机器人的机械结构做得很复杂。他们考虑是否能够采用一种新的驱动方式。经过查阅资料，他们发现国内外有很多刚提出来的新颖的驱动方式，其中就有以谐振原理进行驱动的方法。
刘磊他们尝试制作了试验样机。样机一开始是有电源线的，然后又设计电路板使其无线控制，就这样一步一步深入下去。
研究的过程中，他们尽可能和工业企业接触，以确保项目的适用性。他们了解到，在核工业方面，蒸汽发生器的细小管束检测需要微型机器人。这些管束的直径只有15毫米到20毫米之间，而且这种管束一般都有上百根。像这种检测，都采用国外进口的设备，成本很高。于是他们设想采用谐振驱动技术，做一个用于这种管道内部检测的机器人。于是，管道机器人在他们手中应运而生。他们根据管道的直径、弯曲程度，做了大小、长度不同的机器人。最小的，只有半个拇指那么大，重量约7克。
这些机器人身上有许多“毛刺”，只要给机器人内部安装偏心轮施加6伏的电压，偏心轮转动就会产生振动，带动毛刺与管壁产生碰撞与摩擦，机器人就能快速移动。谐振运动最大的好处是简单灵活，避免了复杂的机械机构。正因为结构简单，在制作工艺和制作成本方面也具有显著优势。“批量生产后，如果不搭载摄像头，裸机成本只要100元以内”。
大赛上，刘磊带来的不仅有管道机器人，还有地面机器人。地面机器人可以搭载微型传感器等作业装置单机或多机组网作业。刘磊说，地面机器人采用的也是谐振技术驱动。他们采用压电陶瓷片，输入一定频率的波形，使其达到一种振动的效果，并使跟压电陶瓷连接的柔性足产生谐振。这种人眼看不出来的谐振，可以驱动机器人快速运动。
无数次“傻眼”，不言放弃
做微型机器人，刘磊他们并非一帆风顺。
项目开始，一切都是零，所有的东西都需要他们自己去完成。先设计出电路板，然后拿到外面去加工，加工过后还要去买电子元器件。
这些元件都是贴片元件，需要在放大镜下用镊子焊上去。每一个贴片元件都比蚂蚁还要小。一开始，焊一块板子都要一天的时间甚至两天时间。
电路设计，指导老师一开始提了用单片机的建议。根据这个建议，他们自己上网查询单片机的数据手册，看它的外围电路是怎么搭的。做的时候，心里完全没有底，不知道这种电路搭出来有没有用，就先自己腐蚀电路板做实验。成功以后，再设计电路板拿到外面去加工，加工回来后再买器件焊上去再调试。调试时一旦遇到问题，就得不断地查资料，一个一个地找办法解决。
单单这个工作，他们就做了半年到一年的时间。“和电路打交道，过程非常枯燥的，很容易烦躁。尤其是自己在焊元件时，有时候焊着焊着眼都花了”。
为了这个项目，团队里几个人从这个项目开始就把学习用品、书本等“家当”搬到了实验室。只要不上课，业余时间大家基本都在实验室里，试验、讨论、研究。
“一开始，大家做了很多无用功。有好几次，电路板刚焊好就直接上电，一上电，只听见‘呲’地一声，烟就冒出来了，电路板就坏了。一群人就感觉就楞掉了，傻眼了。”
那时，大家也有熬不下去的时候。“当时是放寒假，大家都想回家。苏州挺冷，没有暖气。大家思乡心切，年前都一个个回家了。”
说着，刘磊难抑兴奋，给记者总结：这些机器人得奖的原因，首先它属于微型机器人，另外驱动方式很新颖，依靠振动、调节好频率，就可以控制它前后左右移动。
刘磊他们晋级全国“挑战杯”决赛的时候，评委对项目提出很多意见，以及很多技术性或应用性的问题，有时候很难回答。每到这时，几个人就会聚在一起讨论，指导老师也会过来给些宝贵的意见。
最初设计的管道微型机器人，只有三只“柔性足”，就像一根棍子加三只脚。后来在反复试验中发现，脚越多越细，振动效果越好，驱动力越强。最后，研发团队又精益求精，将“机器人”从一个整体变成可拆分。“这样可以更加便于产业化”。
刘磊说，“挑战杯”改变了自己做事情的态度：更加认真、更加仔细、更有毅力。他说，中途遇到了很多困难，想过放弃，但还是坚持下来了。现在回头看看，这些困难都不算什么。
一路过关斩将，每次晋级都非常兴奋，团队就会犒劳一下自己，比如“聚个餐什么的”。
眼下，刘磊他们发明的微型机器人还没有投入生产，只是给一些企业去应用，以得到一些反馈信息，他们会根据这些信息再作修改，不断地完善，深入研究下去。
“不会说‘挑战杯’结束了，项目就终止了。”刘磊信心满满。
眼下，刘磊已经确定保送研究生，研究方向是精密仪器。他对自己的计划是，在学术方面走下去，将来读博，以后做一些科研工作。
关于创业，刘磊坦言现在还不可能，因为创业需要一步一步积累，慢慢去做。眼下缺少资本，也没有创业经验。“我是一个很认真严谨的人吧。”他说。
苏州大学赢得第十三届“挑战杯”承办权。当被问及下届“挑战杯”会不会参加时，刘磊说：“我可能是一个参赛者，也可能是一名志愿者，总之，欢迎大家都来。”
责任编辑 张惠清
他接过奖杯时，“兴奋，还感觉有点不可思议”。他说，两年备战“挑战杯”，自己学到了很多课本上学不到的知识，磨练了意志，锻炼了团队协作能力。期间有苦，有甜，但最大的收获，是以后不管遇到什么样的困难，都不会灰心丧气。
他叫刘磊，是苏州大学机电工程学院电气工程与自动化专业的学生。他和伙伴拿来参赛并获奖的，是一组“基于谐振驱动原理的微型移动机器人”。尽管其中最小的只有“半个拇指”差不多大，重只有7克，但个个功能强大，实用性强，可以应用到工业领域的许多方面。
带刺的“毛毛虫”
10月19日晚，由共青团中央、中国科协、教育部、全国学联和辽宁省政府主办的第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛在大连理工大学落下帷幕。
机器人在每届“挑战杯”竞赛中并不鲜见。提到机器人，许多人立刻会联想到变形金刚般的巨型机器人，但在本届比赛现场却出现了一个只有成人拇指般大小的微型机器人。它浑身长着毛刺，水桶腰般的体形，乍看像极了一条毛毛虫。
由于它奇特的外形特征，吸引了不少参赛队员的驻足观看。这就是苏州大学机电工程学院的5名大学生合作发明的一种微型管道机器人，专门用来检测细小工业管道的安全状况，例如是否存在有害气体或是裂缝、破损等。
刘磊是这个发明团队的负责人。他解释，在没有微型机器人帮助前，如果要检查细小的工业管道，不仅工作量大，而且对工作人员身体也可能有辐射伤害。最令人头疼的是，很多细微裂缝从管道外部很难被发现，只有从管内仔细查看才行。而发明了微型管道机器人后，这类管道检查的难题就可以交给它来完成。
这个重约7克的迷你机器人，能在最小内径为15毫米，曲率半径不小于200毫米的管道内移动，最大移动速度约为每秒24毫米，并且可携带各类微型摄像头与照明装置。这个微型管道机器人受到竞赛评委们的一致好评，最终摘得了“挑战杯”的特等奖。
好奇，好学，有梦想
做这个微型机器人，刘磊和伙伴们花费了大约两年的时间。刘磊说，他从小就是一个好奇的孩子，对电气控制充满兴趣。
小学时，刘磊最爱上自然课，还喜欢动手制造一些小东西，比如一些小的串连电路、小台灯等。在电视里，他看到工厂里自动化的流水线自动生产、自动装配，感觉很有意思，特别想知道这些是怎样做到的，觉得“搞电气的和搞控制的很神奇”。
2007年，刘磊参加高考，第一志愿就是苏州大学电气工程与自动化专业。他如愿以偿。读大学后，怀着浓厚的兴趣，他开始接触单片机、PLC、控制原理等，还有中学就接触过的电路知识。他发现，这些知识一旦组合起来，就可以获得意想不到的结果，帮人类节省劳动力。他说，这就是他的梦想。
尽管最喜欢泡在实验室把学来的理论知识付诸于实践，但刘磊在大学期间一直是班里的前三名。大一，他拿了二等奖学金；此后的三年，他拿的都是一等奖学金。
大二那年，刘磊和几个同学一起，向学校申请了一个关于机械手的创新型实验项目。当时，他在团队里仅是一个普通成员，主要负责PLC控制方向。这是他第一次接触科研项目。
当时，刘磊他们做的是冲床上料机械手。项目的动机，是他们看到由于中国劳动力相对廉价，一个工人一天就做一个动作：把金属材料放到冲床上，冲压后再把它拿下来。一天八个小时，一直重复一个动作，做着做着工人就会麻木，很容易出事故，比如手被轧到。“可以考虑做一个机械手，代替人手啊”，这就是他们最初的想法。
那时刘磊才读到大二，基础课程还没学完，造机械手所需的专业知识比如PLC等要到大三、大四才能接触。并且，当时项目牵头老师的研究方向也是机械方面，和控制无关，难以具体指导。在老师的鼓励下，刘磊开始了自学。他大量查阅资料，一点点消化，每周和老师见面交流汇报一次。就这样，刘磊提前两年掌握了PLC的基础技能。
做机械手的许多细节，刘磊记忆犹新。他说，一开始只做了一些理论分析和编程，然后买了一款三菱的PLC，下载三菱的软件做出控制程序，最后用一个仿真模块代替真实的机械手检验程序。尽管由于经费的问题，机械手最后没有真的做出来，但这套系统经过检验，是可行的，成功的。
就是这个项目，大大增强了刘磊的自信心。作为一个进入大学才一年多的学生，之前什么都不懂，感觉一切都很深奥，很神秘，但通过自学PLC课程，发现只要肯钻研，很快就能融会贯通。
主持备战“挑战杯”
大三上学期，刘磊参加了苏州大学的“大学生课外学术科研基金”项目，申请的课题就是《基于谐振驱动原理的微型移动机器人》。
“其实，做机械手的时候，我还没听说过‘挑战杯’。”刘磊说，一直到老师推荐他去主持备战“挑战杯”时，他才对其有了初步的了解，发现这是一个“很大规模、很正式、大家都很关注的比赛”。
通过关注历届比赛，刘磊知道，如果想在“挑战杯”中取得好成绩的话，今后肯定要花很大的精力去做。
“好在我当时并没什么太大的压力，只是每天想着把眼前的事做好。”刘磊说。
备战“挑战杯”，他们只是想尽自己所能，锻炼自己动手实践的能力。选择微型机器人，刘磊他们有自己的想法：机器人很多，但全国乃至全世界都是大型居多。在狭小环境，大型机器人不能进去，小型机器人就有了用武之地。
“比如说去侦查，就像电影里经常出现的间谍机器人，他可以从门缝里进去，探视周围环境，然后给主人反馈信息。”讲到这些，刘磊露出了孩子般的淘气。
当时，指导老师给的建议是，做一个利用谐振驱动的微型机器人。
现有的大部分机器人，驱动方式都是传统的轮式、尺蠖式、惯性摩擦式等，机器人的机械结构做得很复杂。他们考虑是否能够采用一种新的驱动方式。经过查阅资料，他们发现国内外有很多刚提出来的新颖的驱动方式，其中就有以谐振原理进行驱动的方法。
刘磊他们尝试制作了试验样机。样机一开始是有电源线的，然后又设计电路板使其无线控制，就这样一步一步深入下去。
研究的过程中，他们尽可能和工业企业接触，以确保项目的适用性。他们了解到，在核工业方面，蒸汽发生器的细小管束检测需要微型机器人。这些管束的直径只有15毫米到20毫米之间，而且这种管束一般都有上百根。像这种检测，都采用国外进口的设备，成本很高。于是他们设想采用谐振驱动技术，做一个用于这种管道内部检测的机器人。于是，管道机器人在他们手中应运而生。他们根据管道的直径、弯曲程度，做了大小、长度不同的机器人。最小的，只有半个拇指那么大，重量约7克。
这些机器人身上有许多“毛刺”，只要给机器人内部安装偏心轮施加6伏的电压，偏心轮转动就会产生振动，带动毛刺与管壁产生碰撞与摩擦，机器人就能快速移动。谐振运动最大的好处是简单灵活，避免了复杂的机械机构。正因为结构简单，在制作工艺和制作成本方面也具有显著优势。“批量生产后，如果不搭载摄像头，裸机成本只要100元以内”。
大赛上，刘磊带来的不仅有管道机器人，还有地面机器人。地面机器人可以搭载微型传感器等作业装置单机或多机组网作业。刘磊说，地面机器人采用的也是谐振技术驱动。他们采用压电陶瓷片，输入一定频率的波形，使其达到一种振动的效果，并使跟压电陶瓷连接的柔性足产生谐振。这种人眼看不出来的谐振，可以驱动机器人快速运动。
无数次“傻眼”，不言放弃
做微型机器人，刘磊他们并非一帆风顺。
项目开始，一切都是零，所有的东西都需要他们自己去完成。先设计出电路板，然后拿到外面去加工，加工过后还要去买电子元器件。
这些元件都是贴片元件，需要在放大镜下用镊子焊上去。每一个贴片元件都比蚂蚁还要小。一开始，焊一块板子都要一天的时间甚至两天时间。
电路设计，指导老师一开始提了用单片机的建议。根据这个建议，他们自己上网查询单片机的数据手册，看它的外围电路是怎么搭的。做的时候，心里完全没有底，不知道这种电路搭出来有没有用，就先自己腐蚀电路板做实验。成功以后，再设计电路板拿到外面去加工，加工回来后再买器件焊上去再调试。调试时一旦遇到问题，就得不断地查资料，一个一个地找办法解决。
单单这个工作，他们就做了半年到一年的时间。“和电路打交道，过程非常枯燥的，很容易烦躁。尤其是自己在焊元件时，有时候焊着焊着眼都花了”。
为了这个项目，团队里几个人从这个项目开始就把学习用品、书本等“家当”搬到了实验室。只要不上课，业余时间大家基本都在实验室里，试验、讨论、研究。
“一开始，大家做了很多无用功。有好几次，电路板刚焊好就直接上电，一上电，只听见‘呲’地一声，烟就冒出来了，电路板就坏了。一群人就感觉就楞掉了，傻眼了。”
那时，大家也有熬不下去的时候。“当时是放寒假，大家都想回家。苏州挺冷，没有暖气。大家思乡心切，年前都一个个回家了。”
说着，刘磊难抑兴奋，给记者总结：这些机器人得奖的原因，首先它属于微型机器人，另外驱动方式很新颖，依靠振动、调节好频率，就可以控制它前后左右移动。
刘磊他们晋级全国“挑战杯”决赛的时候，评委对项目提出很多意见，以及很多技术性或应用性的问题，有时候很难回答。每到这时，几个人就会聚在一起讨论，指导老师也会过来给些宝贵的意见。
最初设计的管道微型机器人，只有三只“柔性足”，就像一根棍子加三只脚。后来在反复试验中发现，脚越多越细，振动效果越好，驱动力越强。最后，研发团队又精益求精，将“机器人”从一个整体变成可拆分。“这样可以更加便于产业化”。
刘磊说，“挑战杯”改变了自己做事情的态度：更加认真、更加仔细、更有毅力。他说，中途遇到了很多困难，想过放弃，但还是坚持下来了。现在回头看看，这些困难都不算什么。
一路过关斩将，每次晋级都非常兴奋，团队就会犒劳一下自己，比如“聚个餐什么的”。
眼下，刘磊他们发明的微型机器人还没有投入生产，只是给一些企业去应用，以得到一些反馈信息，他们会根据这些信息再作修改，不断地完善，深入研究下去。
“不会说‘挑战杯’结束了，项目就终止了。”刘磊信心满满。
眼下，刘磊已经确定保送研究生，研究方向是精密仪器。他对自己的计划是，在学术方面走下去，将来读博，以后做一些科研工作。
关于创业，刘磊坦言现在还不可能，因为创业需要一步一步积累，慢慢去做。眼下缺少资本，也没有创业经验。“我是一个很认真严谨的人吧。”他说。
苏州大学赢得第十三届“挑战杯”承办权。当被问及下届“挑战杯”会不会参加时，刘磊说：“我可能是一个参赛者，也可能是一名志愿者，总之，欢迎大家都来。”
责任编辑 张惠清