2025年03月22日
新華社北京3月21日電（記者 趙旭） 深海，被稱為地球生命的“極限實(shí)驗(yàn)室”，令無數(shù)科學(xué)家神往。在地球最深處的馬里亞納海溝，壓強(qiáng)最高可達(dá)1.1億帕，相當(dāng)于一噸重的大山壓在人的拇指蓋上。就在這樣的萬(wàn)米深淵，一臺(tái)身長(zhǎng)50厘米、重2.7千克的小型機(jī)器人，卻如游魚般自在穿梭，甚至能變幻出足肢在海底漫步。
馬里亞納海溝曾是小型機(jī)器人的“禁區(qū)”。北京航空航天大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院深海科學(xué)與工程研究所、浙江大學(xué)的研究人員，歷經(jīng)數(shù)年攻關(guān)研發(fā)出上述機(jī)器人，為深海探測(cè)開啟更多可能。該成果于3月20日在《科學(xué)·機(jī)器人學(xué)》發(fā)表。
實(shí)現(xiàn)深海游動(dòng)，首先要克服高壓。團(tuán)隊(duì)成員、北航航空科學(xué)與工程學(xué)院副教授潘飛說，團(tuán)隊(duì)利用硅膠軟材料隨外部壓強(qiáng)增大而變剛硬的特性，設(shè)計(jì)出新型力學(xué)結(jié)構(gòu)，打造出適應(yīng)深海高壓的柔性驅(qū)動(dòng)裝置。“我們創(chuàng)新運(yùn)用了能快速突跳的雙穩(wěn)態(tài)手性超材料結(jié)構(gòu)，它能將外界高壓轉(zhuǎn)化為提升驅(qū)動(dòng)器擺動(dòng)速度和幅度的動(dòng)力，變‘不利’為‘有利’。”
北航機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院博士生左宗灝說，深海溫度低是另一挑戰(zhàn)。科研團(tuán)隊(duì)在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器的兩端固定了一對(duì)形狀記憶合金彈簧，通過周期性電流對(duì)彈簧加熱，使其交替收縮，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的高頻率快速循環(huán)擺動(dòng)。
“我們還從蝙蝠魚的運(yùn)動(dòng)形式中找到仿生設(shè)計(jì)靈感，打造出這款既能游也能爬的多模態(tài)機(jī)器人，以適應(yīng)深海復(fù)雜環(huán)境。”北航機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院教授文力說，為驗(yàn)證機(jī)器人的性能，研究團(tuán)隊(duì)搭載“深海勇士”號(hào)和“奮斗者”號(hào)載人深潛器，完成了在馬里亞納海溝等多個(gè)深海地點(diǎn)的實(shí)地測(cè)試。
北航機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院教授丁希侖表示，科研團(tuán)隊(duì)將持續(xù)提升深海小型機(jī)器人的續(xù)航能力、運(yùn)動(dòng)效率，有望實(shí)現(xiàn)更大范圍的深海探測(cè)，助力海洋資源開發(fā)、考古發(fā)掘、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。
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