深海，被称为地球生命的“极限实验室”，令无数科学家神往。在地球最深处的马里亚纳海沟，压强最高可达1.1亿帕，相当于一吨重的大山压在人的拇指盖上。就在这样的万米深渊，一台身长50厘米、重2.7千克的小型机器人，却如游鱼般自在穿梭，甚至能变幻出足肢在海底漫步。
马里亚纳海沟曾是小型机器人的“禁区”。北京航空航天大学科研团队联合中国科学院深海科学与工程研究所、浙江大学的研究人员，历经数年攻关研发出上述机器人，为深海探测开启更多可能。该成果3月20日在《科学·机器人学》发表。
实现深海游动，首先要克服高压。团队成员、北航航空科学与工程学院副教授潘飞说，团队利用硅胶软材料随外部压强增大而变刚硬的特性，设计出新型力学结构，打造出适应深海高压的柔性驱动装置。“我们创新运用了能快速突跳的双稳态手性超材料结构，它能将外界高压转化为提升驱动器摆动速度和幅度的动力，变‘不利’为‘有利’。”
北航机械工程及自动化学院博士生左宗灏说，深海温度低是另一挑战。科研团队在机器人驱动器的两端固定了一对形状记忆合金弹簧，通过周期性电流对弹簧加热，使其交替收缩，从而实现驱动器的高频率快速循环摆动。
“我们还从蝙蝠鱼的运动形式中找到仿生设计灵感，打造出这款既能游也能爬的多模态机器人，以适应深海复杂环境。”北航机械工程及自动化学院教授文力说，为验证机器人的性能，研究团队搭载“深海勇士”号和“奋斗者”号载人深潜器，完成了在马里亚纳海沟等多个深海地点的实地测试。
北航机械工程及自动化学院教授丁希仑表示，科研团队将持续提升深海小型机器人的续航能力、运动效率，有望实现更大范围的深海探测，助力海洋资源开发、考古发掘、环境监测等。
|
