“鱼”翔万米深渊无需铠甲护身

发布日期:2022-06-16 06:51   来源:未知   阅读:

  3月4日,国际顶级期刊《自然》杂志在封面刊发了浙江大学和之江实验室的最新合作成果——仿生深海软体机器人。相比于传统的“铠甲式”抗高压深潜装备,它无需耐压壳保护,便可承受深海万米级的静水压力。

  记者在现场看到,该机器人长22厘米,翼展宽度28厘米,大约为一张A4纸的大小,形似一条鱼。直行、拐弯……机器人扑着放大状的鱼鳍,像扇着“翅膀”一样在水底自由游动,显得轻松自在。

  “研究发现,生存在马里亚纳海沟6000米以下深渊的狮子鱼,骨骼细碎状地分布在凝胶状柔软的身体中,能承受近百兆帕的压力,相当于1000个大气压强。”项目负责人、浙江大学航空航天学院交叉力学中心教授李铁风介绍,从狮子鱼的生存“秘密”中得到启示,团队采用了“刚柔并济”的策略,优化在高压环境下机器人体内的应力状态,让机器人不借助“铠甲”,裸露在深海中依然“毫发无伤”。

  当然,要在深海中驱动,还需克服在高压和低温条件下高分子材料的电驱动性能衰减问题。“我们的另一个研究突破就在于设计了一种能在高压、低温环境下依然能保持良好电驱动性能的电驱动智能软材料。”李铁风说,这种称之为“人工肌肉”的软材料即便是在马里亚纳海沟的低温、高压的环境下仍能正常工作。

  至于机器人“翅膀”扑动的动力来自何方,之江实验室研究人员李国瑞告诉记者,团队巧妙地利用围绕在人工肌肉外的海水作为离子导电负极。由机器人自带能源在人工肌肉内外侧厚度方向产生电势差,让高分子薄膜发生舒张与收缩形变。这样一来“翅膀”就能上下拍动,推动机器人在水中前行。

  据介绍,2019年12月,仿生深海软体机器人在马里亚纳海沟成功坐底,在10900米海洋深处实现了稳定扑翼运动,率先实现了软体机器人的万米深海驱动以及深海自主游动实验。去年8月,机器人又在南海3224米深处成功实现了自主游动。

  论文审稿人指出,该工作将在很大程度上推进深海机器人的研究进展。在李铁风看来,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,让柔性智能设备从常规环境走向深海作业等多样任务与复杂场景,又迈出了坚实的一步。

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