这条“机器鱼”打卡万米海沟 登上《自然》杂志封面

2021-03-18 16:34:13 来源:央视新闻客户端 编辑:白洋

日前,浙江大学航空航天学院交叉力学中心联合之江实验室开展跨学科交叉研究,成功研制了无需耐压外壳的仿生软体智能机器人,首次实现了在万米深海自带能源软体人工肌肉驱控和软体机器人深海自主游动。这项研究成果作为封面文章刊发在国际期刊《自然》上。

 

这条“机器鱼”打卡万米海沟 登上《自然》杂志封面

 

万米海底的压力有多大?浙大科研团队李铁风介绍说,在马里亚纳海沟10900米的海底,静水压高约110兆帕,接近于1100个大气压,相当于一吨重的小汽车全压在指尖上。以往的科研工作,需要高强度的金属外壳(如钛合金)或压力补偿系统来保护,才能克服深海的极高静水压。

 

浙大科研团队联合之江实验室研制的仿生软体机器鱼,是对在马里亚纳海沟中生活的狮子鱼进行的仿生。通过对深海狮子鱼的结构分析,科研团队发现狮子鱼的骨骼细碎状地分布在凝胶状柔软的身体中,有助于其在高压力环境下的生存与活动。这款长22厘米,翼展宽度28厘米,大约为一张A4纸的长宽的机器鱼由软体人工肌肉驱动一对翅膀状的柔性胸鳍,通过节律性扑翅实现游动。控制电路、电池等硬质器件则被融入集成在凝胶状的软体机身中;通过设计调节器件和软体的材料与结构,实现了机器人无需耐压外壳,就可以承受万米级别的深海静水压力。

 

这条“机器鱼”打卡万米海沟 登上《自然》杂志封面

 

“我们的研究目标就是以全新技术路线实现深潜器的小型化、柔性化、智能化,大幅降低深海探测的难度和成本。”李铁风说。

 

这条“机器鱼”打卡万米海沟 登上《自然》杂志封面

 

2019年12月,仿生软体机器鱼首次成功在马里亚纳海沟约10900米海底,在2500毫安时单节锂电池的驱动下,按照预定指令拍动翅膀,扑翼运动长达45分钟,成功实现了电驱动软体机器鱼的深海驱动。2020年科研团队克服了新冠疫情和极端恶劣天气影响,完成了南海3224米海深自由游动等多次实验。

 

这条“机器鱼”打卡万米海沟 登上《自然》杂志封面

△图片为科研团队与广州海洋地质调查局人员在船上控制室共同作业

 

“接下来我们将聚焦深海软体机器人的能源、驱动、感知一体化系统,我们希望能大大提升深海软体机器人的智能化的水平。”之江实验室智能机器人研究中心高级研究专员李国瑞告诉记者下一步的计划。

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据介绍,这项研究为深海探测作业、环境的观察和深海生物的科考提供了新的解决方案,有望大幅提升深海智能装备和机器人的应用能力。(记者 马力)