“灵动智控！一等奖！”2024年8月9日晚，江苏无锡。江南潮湿的晚风徐徐吹拂，在一座大桥下的岸边，物理学院2023级硕士研究生毋紫桢、张羽杰、段海洋收到了获得全国总决赛一等奖的喜讯。十八天前的7月22日深夜，他们同样在武汉的一座桥下收到了入围全国决赛的通知。这一段科研竞赛之旅与桥结缘，但是对于他们而言，真正通往成功的“桥”却是将近半年的反复调试实验、思索攻关和导师们的悉心指导搭筑而成的。

设想从蜘蛛开始

电生理监测是一种通过捕捉和分析人体电信号来评估人体生理状态的技术。如今，电生理监测仪器已经嵌入各种可穿戴设备，成为人们随时了解自己健康状态的渠道之一。电生理电极是该仪器的核心部件，它的性能优劣直接影响电生理监测的准确性。

传统的电生理电极并不能牢固贴合人体皮肤，这会使信号监测效果大打折扣，粘性电生理电极应运而生。然而在日常运动状态下，人体会产生一定的动态噪声，干扰生理电监测。针对这个问题，毋紫桢、张羽杰和段海洋展开了题为“抗干扰可粘附生理电电极用于生理电信号监测和动态人际交互传感”的研究，并将研究成果送上了第十九届中国研究生电子设计竞赛全国总决赛的舞台。

在调研中，蜘蛛关节内的一种粘弹性物质引起了团队成员们的注意。这种物质可以有效过滤环境中30 Hz以下的动态噪声，并且能有效识别周围生物的动态信号，这种选择性过滤性能称为阻尼性能。

“能不能参考它的材料体系研发出一种新的电极材料，以兼顾阻尼性能和黏附性能？”小组成员灵光闪现。

在之后的一个月里，他们不断调节材料配比和各实验步骤的时长，最终做出了成型的、阻尼性能优良的电极材料。经测试，他们研发的电极对26.5 Hz以下的噪声信号具有良好的阻尼能力，阻尼因子最大值达到2.5,而普通电极的阻尼因子普遍低于1。

电极制作关被攻破，他们又开始着手开发动态协同机械臂控制系统。这是他们项目研发中“最难的一环”。“要让机械臂跟随人的手臂运动，首先要保证机械臂控制系统能够准确识别手臂动作。”张羽杰介绍说，“我们花了三周时间不断测试各种手臂动作，向AI大模型输入了大量的训练数据。”在看似枯燥的过程中，他们最终让机械臂实现了高准确率的动作跟随。之后，团队又紧锣密鼓地编写了程序控制代码，实现了机械臂中多电机的协调运作。

团队成员扎实的知识基础、巧妙的联想应用和艰辛的实验研发凝结成了性能优良的阻尼粘性电极和机械臂控制系统。面对即将到来的大赛，他们充满信心。

过程惊险刺激

国赛前夕，团队成员抵达东南大学无锡国际校区。考虑到温度、湿度等因素对呈现效果的影响，他们把电生理电极装进密封袋，刚抵酒店就把设备放入冰箱保存。

在近六个月的比赛周期里，团队成员们一路过关斩将，经历校赛、省赛、华中赛区的比赛，在赛事的磨炼中不断优化产品、提高竞争力。在校赛结束后，团队成员根据评委老师的建议，将有线采集电路板改进成了更便捷的无线采集模式，通过蓝牙收集信号；华中赛区的评委则在展示方法上提出了宝贵意见，促使他们在答辩时更加注意自身作品与现有商业电极的性能对比，以突出产品优势。

“我们认为做的准备已经很全面了，但是到了国赛现场，发现还是有疏忽的地方。”段海洋自嘲式地承认。当他们将设备带到比赛场地时，发现所有团队的几百个设备没有隔离地摆放在一起，某些队伍的大型设备释放出的较强电磁波明显干扰了电极的稳定性，这对次日比赛的影响无疑是致命的。三人快速调试设备，迅速调整软件参数，试图将干扰程度降到最低。从上午抵达一直调整到下午三四点，问题终于得到了比较完满的解决。“当时确实很紧张，我们都没顾上吃午饭。”毋紫桢谈及此，依然心有余悸。

2024年8月9日，国赛正式开始。毋紫桢负责答辩，张羽杰负责动态心电监测展示（即把连接蓝牙的便携式心电监测装置贴在胸前，通过跑步、深蹲等不同的运动状态监测心率和心电图等信息），段海洋负责人机交互展示（即把电极贴在手臂上，控制机械臂的运动）。

正当一切有条不紊地进行时，段海洋突然感觉贴有电极的手臂被紧紧抓住。“我立马反应过来，这是评委想通过制造一些非正常的干扰来检验电极的抗干扰能力。”他意识到，只有表现得更加稳定，他们的产品才有可能获得更高的认可。几个测试动作完成后，紧抓的手终于松开。“总算顺利完成了！”段海洋松了一口气。在约16摄氏度的比赛场地，他穿着单薄的短袖，衣背却被汗水浸湿。

克服了重重出乎意料的考验，他们终于共同为国赛画上了圆满的句点。“答辩结束的那一刻，心里像放下了一块大石头。”毋紫桢说。

“我们”是攻克难关的关键所在

科研的道路并不轻松，但勠力同心的干劲可以淡化其中的艰辛。“我们都抢活干、不推卸。”队长毋紫桢自豪地说。有时紧急任务下达，她会临时联系两位队员讨论问题，“即使偶尔讨论到凌晨两三点，我们也会保持很积极的状态。”

同时，他们也根据自身特长在团队中发挥独特作用。毋紫桢作为队长，兼具各方面的技术能力，善于沟通协调。张羽杰被封为“技术顾问”，他总能想出创新性的解决问题的方法，尤其擅长解决程序方面的问题，并且“他很有韧性，不把问题解决绝不罢休”。段海洋认真乐观，在其他队员灰心时，他“总会说很多鼓励的话，并把事情一点点做好”。

“除了我们三个，老师们和师兄师姐的帮助也特别重要。”三位成员纷纷表示。作为整个团队的主心骨，物理学院教授毛彦超老师对项目进行了整体指导，平时一直跟进指导项目的进度和完成情况，这更为他们增添了信心。毋紫桢回忆：“毛老师始终鼓励我们要对自己的项目保持热情，他的激励让我在答辩时更富有感染力。”物理学院副研究员朱鹏程老师也是一位“细节控”，他不仅在模拟答辩时提出诸多建议，对PPT上的字号和图标也会一一检查，力求在每个细节上尽善尽美。在科研之外，整个团队的氛围轻松愉悦，“导师们会带着我们一起聚餐，我们平常关系特别好。”

在比赛中，三位成员是一拍即合的搭档；在比赛之余，他们是志同道合的好友。“太巧了！我们的两次好消息都是一起在桥下收到的。”毋紫桢感慨道。夜晚的大桥灯光璀璨，成功的喜悦伴随着徐徐晚风镌刻进他们的心里。他们共坐桥下，畅谈过去、当下和未来。

“如果可以，我们还想一起组队研究出更多成果！”三位成员共同道出了对未来的憧憬。这场比赛拓宽了他们产品设计的思路，磨砺了他们答辩展示的能力，也让他们之间的默契更深。如今，他们已经开始进行下一步的课题研究。这片电极虽小，但已然成为了他们科研之路上“一座重要的桥”，走过这座“桥”，他们将更勇敢坚定地奔赴前方的路。（吕品涵 肖精琦 撰稿）

参赛师生

颁奖现场