在地球最深處馬里亞納海溝的萬米深淵，壓強相當于一個指甲蓋上站了一頭一噸重的犀牛，溫度接近冰點。對于身長1米以內的小型機器人來說，這里的極端環(huán)境曾是“禁區(qū)”，會使它們舉步維艱。
日前，北京航空航天大學聯(lián)合中科院深海所、浙江大學等單位組成的科研團隊發(fā)布了深海小型深潛機器人的最新成果，在馬里亞納海溝等深海環(huán)境測試均獲得了媲美甚至超越實驗室常溫常壓下的運動性能，這一成果已在知名國際學術期刊《科學·機器人》發(fā)表。
從深海小型機器人在水深1384米的中國南海海馬冷泉進行測試的鏡頭中可以看到，測試中深海小型機器人游動、滑行、變形和爬行等科目全部順利完成，在深海中的表現(xiàn)甚至超過了地面實驗室。
北航機械工程及自動化學院研究生左宗灝：海試的表現(xiàn)出乎之前實驗室預期，因為它的驅動性能受靜水壓的升高，也有更好的表現(xiàn)，看到這個我們當時就非常興奮。
此前，團隊已對深海小型機器人進行過多次深海測試，最深到達了馬里亞納海溝10666米深的海底，得益于全新設計的柔性深海驅動裝置。即便是上萬米的海底，深海小型機器人仍能夠像蝠鲼一樣游動、滑翔，還能像龍蝦一樣在海底爬行，可以順暢地切換各種運動狀態(tài)，完美適應深海的復雜環(huán)境。
北航機械工程及自動化學院教授文力：在深海下它的運動性能和常溫常壓陸地上的性能相媲美，甚至有超越。打個比方，在我們實驗室的水缸里面，讓機器人去做一個動作，在深海下它做出來的運動的動作性能、爬行速度、游動速度幾乎是一樣的，它在深海的壓力就像不存在一樣。
技術研發(fā)另辟蹊徑6年打造深?？蒲欣?/strong>
專家介紹，大型深潛器特別是載人深潛器全球僅有少數(shù)國家能夠制造，被譽為大國重器，研發(fā)制造難度相當大，然而與大型深潛器相比，深海小型機器人的開發(fā)難度并沒有因為小而降低，在某些方面可能難度更大。
視頻中的這臺深海小型機器人體長不到50厘米，體重僅1.5公斤，與我國自主研發(fā)深潛器“奮斗者”號36噸的體重相比，深海小型機器人的體積和重量實在是微不足道。然而正是因為小，大型深潛器研發(fā)過程中所取得的科研成果以及技術和經驗，在這臺小型機器人上幾乎都不用上。
北航機械工程及自動化學院教授文力：驅動部件，就是要運動的部件尤其困難。深海大型潛航器用的電機都非常地重，原因是它還要加保護，就相當于在它運動的部件上面要加一個厚厚的殼，來抵御外界的深海壓力。但是這個問題如果把它做到這么小的機器人上，那怎樣把驅動器縮小化、輕量化、小尺度化，這個問題就很難了。
10000米深海壓強對于小機器人來說，相當于壓了一座小型冰山，這對深海小型機器人的關鍵部件驅動部件提出了重大考驗。既要扛住深海環(huán)境巨大的壓力，僅有幾攝氏度的低溫；還要足夠輕和??；性能還要夠用。沒有現(xiàn)成的技術，科研團隊只能另辟蹊徑。
北航機械工程及自動化學院教授文力：我們巧妙地利用了一種叫手性雙穩(wěn)態(tài)結構，就像我們平常可能玩過的一些玩具，它是從一邊的凸起稍稍給力，就會突跳到另外一邊，這個原理在深海非常有效。其原因在于深海的壓力會把這個軟軟的、突跳的東西壓得更硬。
通過獨特設計，使得機器人在深海中能夠實現(xiàn)更高的驅動速度和幅度，如同深海中的“風火輪”。研發(fā)人員還使用了形狀記憶合金以及特殊的結構設計，開發(fā)出了適應深海環(huán)境的驅動部件。經過長時間調試，性能完全滿足需求。
在長達6年的開發(fā)過程中，團隊成員還解決了深海環(huán)境下的運動模式、自動控制、整體結構設計等眾多難題，完成了深海小型機器人原型開發(fā)。專家介紹，這種深海機器人小型化和低成本的特點，有望使它成為未來深?？瓶家约吧詈ＹY源開發(fā)的利器。
北航機械工程及自動化學院教授文力：我們這個機器人50厘米以內、1.5公斤，非常小，成本低。同時一次性可以由潛航器攜帶多個機器人下去進行相關的科考或者進行作業(yè)。
目前，團隊正朝著深海柔性機器人+AI的研究方向努力，為深海智能作業(yè)提供更廣闊的空間。
（總臺央視記者 梁錚錚 代欽夫）
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