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北航團(tuán)隊(duì)研發(fā)深海多模態(tài)機(jī)器人,萬米海溝實(shí)測游動、滑翔、爬行全能!

   時(shí)間:2025-03-20 11:04 來源:ITBEAR作者:唐云澤

近日,一項(xiàng)深海探索技術(shù)的突破性成果在國際學(xué)術(shù)界引起了廣泛關(guān)注。由北京航空航天大學(xué)、中科院深海所與浙江大學(xué)攜手合作,經(jīng)過長達(dá)六年的深入研究,一款深海小型多模態(tài)機(jī)器人成功問世,并在《科學(xué)?機(jī)器人》這一頂級學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表。

在游動模式下,機(jī)器人通過尾鰭的擺動產(chǎn)生推力,最高游動速度可達(dá)每秒5.5厘米。而在滑翔模式下,展開的背鰭則利用水的升力,使機(jī)器人能夠長距離滑行。在爬行模式下,其各向異性足部設(shè)計(jì)讓機(jī)器人在沙地上行走成為可能,速度可達(dá)每秒3厘米。

面對深海高壓環(huán)境下柔性驅(qū)動器性能衰減的挑戰(zhàn),研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種全新的深海驅(qū)動裝置。該裝置利用雙穩(wěn)態(tài)手性超材料結(jié)構(gòu)在兩個穩(wěn)態(tài)之間切換時(shí)的快速突跳,實(shí)現(xiàn)了高效驅(qū)動。這種突跳的速度和幅度隨著結(jié)構(gòu)材料模量的增加而增加,從而將深海高壓對軟材料的負(fù)面影響轉(zhuǎn)化為正面影響。

針對深海低溫環(huán)境,研究團(tuán)隊(duì)采用了形狀記憶合金進(jìn)行拮抗驅(qū)動。通過周期性電流加熱,使一對形狀記憶合金彈簧主動交替收縮,從而驅(qū)動手性超材料單元的雙穩(wěn)態(tài)突跳切換,實(shí)現(xiàn)驅(qū)動器的快速循環(huán)擺動。經(jīng)過有限元仿真、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境測試及高壓罐實(shí)驗(yàn)等方法的優(yōu)化,最終實(shí)現(xiàn)了靜水壓力對驅(qū)動性能的正向強(qiáng)化。

為了驗(yàn)證這款機(jī)器人的性能,研究團(tuán)隊(duì)在中國南海的海馬冷泉、龍西海山以及馬里亞納海溝等多個深海地點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)地測試。機(jī)器人搭載“深海勇士號”和“奮斗者號”載人深潛器,成功完成了多地形、全海深的共計(jì)14次部署測試。

針對深海無法對軟體生物進(jìn)行安全抓取的難題,研究團(tuán)隊(duì)還提出了一種穿戴式深海柔性抓持器設(shè)計(jì)方法。該抓手搭載于“奮斗者號”和“深海勇士號”載人深潛器上,成功完成了3400米深海環(huán)境下對軟體海洋生物(如海星、海參、海膽)的無損抓取和采樣。

這款機(jī)器人的研發(fā)不僅為深海探索帶來了更多可能性,也展示了我國在深海技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新能力。未來,這款機(jī)器人有望在深海科研、資源勘探以及生態(tài)保護(hù)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

研究團(tuán)隊(duì)還表示,他們將繼續(xù)深化研究,不斷提升機(jī)器人的性能和適應(yīng)性,為我國的深海事業(yè)貢獻(xiàn)更多力量。

 
 
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