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時(shí)而擺動(dòng)“尾鰭”游動(dòng)，時(shí)而展開(kāi)“背鰭”滑翔，還能用足部爬行……一臺(tái)身長(zhǎng)不到50厘米、體重僅2.7千克，能在萬(wàn)米深海實(shí)現(xiàn)多模態(tài)運(yùn)動(dòng)的小型機(jī)器人（上圖為示意圖，受訪團(tuán)隊(duì)供圖），是由北京航空航天大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院深?？茖W(xué)與工程研究所、浙江大學(xué)歷經(jīng)6年研發(fā)的，相關(guān)研究成果近日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)·機(jī)器人》。

深海海底地形地貌復(fù)雜，如何讓機(jī)器人擁有適應(yīng)環(huán)境的多模態(tài)運(yùn)動(dòng)能力？深海的蝙蝠魚(yú)能夠通過(guò)巧妙的鰭肢運(yùn)動(dòng)自由游弋、行走，為科研團(tuán)隊(duì)提供了仿生靈感：一臺(tái)能夠游動(dòng)、滑翔、爬行的多模態(tài)機(jī)器人“誕生”了。游動(dòng)模式下，機(jī)器人通過(guò)“尾鰭”擺動(dòng)產(chǎn)生推力，最高速度可達(dá)每秒5.5厘米；滑翔模式下，展開(kāi)的“背鰭”利用水的升力實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離滑行；爬行模式下，機(jī)器人利用各向異性足部設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)每秒3厘米的沙地行走。

北航機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院教授文力介紹，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出全新的驅(qū)動(dòng)裝置：利用雙穩(wěn)態(tài)手性超材料結(jié)構(gòu)在兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間切換時(shí)的快速突跳，實(shí)現(xiàn)高效驅(qū)動(dòng)?？焖偻惶乃俣群头葧?huì)隨著結(jié)構(gòu)材料模量的增加而增加，巧妙地將深海高壓對(duì)軟材料的負(fù)面影響扭轉(zhuǎn)為正面影響，助力機(jī)器人驅(qū)動(dòng)性能提升。針對(duì)深海低溫挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)利用在低溫環(huán)境下可實(shí)現(xiàn)高頻循環(huán)主動(dòng)變形的形狀記憶合金進(jìn)行拮抗驅(qū)動(dòng)，通過(guò)周期性電流加熱使一對(duì)形狀記憶合金彈簧主動(dòng)交替收縮，驅(qū)動(dòng)手性超材料單元的雙穩(wěn)態(tài)突跳切換，從而實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的快速循環(huán)擺動(dòng)。

北航機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院院長(zhǎng)丁希侖說(shuō)，機(jī)器人能夠適應(yīng)不同的海底地形和任務(wù)需求，可以為海洋資源開(kāi)發(fā)、考古發(fā)掘等提供助力。未來(lái)，通過(guò)搭載小型攝像頭及傳感器，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)地質(zhì)活動(dòng)與生物群落等。

為驗(yàn)證機(jī)器人性能，研究團(tuán)隊(duì)在海馬冷泉、馬里亞納海溝等多個(gè)深海地點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)地測(cè)試。測(cè)試中，機(jī)器人成功頂住深海低溫高壓，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的多模態(tài)運(yùn)動(dòng)。文力介紹，研究團(tuán)隊(duì)正朝著“深海柔性機(jī)器人+人工智能”的研究方向努力。

責(zé)編：胡盼盼

一審：胡盼盼

二審：張尚武

三審：李偉鋒

來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)客戶端