“浙產”仿生深海軟體機器人登上《自然》雜志封面

3月4日，國際頂級期刊《自然》雜志在封面刊發了浙江大學和之江實驗室的最新合作成果——仿生深海軟體機器人。相比於傳統的“鎧甲式”抗高壓深潛裝備，它無需耐壓殼保護，便可承受深海萬米級的靜水壓力。

記者在現場看到，該機器人長22厘米，翼展寬度28厘米，大約為一張A4紙的大小，形似一條魚。直行、拐彎……機器人扑著放大狀的魚鰭，像扇著“翅膀”一樣在水底自由游動，顯得輕鬆自在。

“研究發現，生存在馬裡亞納海溝6000米以下深淵的獅子魚，骨骼細碎狀地分布在凝膠狀柔軟的身體中，能承受近百兆帕的壓力，相當於1000個大氣壓強。”項目負責人、浙江大學航空航天學院交叉力學中心教授李鐵風介紹，從獅子魚的生存“秘密”中得到啟示，團隊採用了“剛柔並濟”的策略，優化在高壓環境下機器人體內的應力狀態，讓機器人不借助“鎧甲”，裸露在深海中依然“毫發無傷”。

當然，要在深海中驅動，還需克服在高壓和低溫條件下高分子材料的電驅動性能衰減問題。“我們的另一個研究突破就在於設計了一種能在高壓、低溫環境下依然能保持良好電驅動性能的電驅動智能軟材料。”李鐵風說，這種稱之為“人工肌肉”的軟材料即便是在馬裡亞納海溝的低溫、高壓的環境下仍能正常工作。

至於機器人“翅膀”扑動的動力來自何方，之江實驗室研究人員李國瑞告訴記者，團隊巧妙地利用圍繞在人工肌肉外的海水作為離子導電負極。由機器人自帶能源在人工肌肉內外側厚度方向產生電勢差，讓高分子薄膜發生舒張與收縮形變。這樣一來“翅膀”就能上下拍動，推動機器人在水中前行。

據介紹，2019年12月，仿生深海軟體機器人在馬裡亞納海溝成功坐底，在10900米海洋深處實現了穩定扑翼運動，率先實現了軟體機器人的萬米深海驅動以及深海自主游動實驗。去年8月，機器人又在南海3224米深處成功實現了自主游動。

論文審稿人指出，該工作將在很大程度上推進深海機器人的研究進展。在李鐵風看來，這項研究為深海探測作業、環境的觀察和深海生物的科考提供了新的解決方案，有望大幅提升深海智能裝備和機器人的應用能力，讓柔性智能設備從常規環境走向深海作業等多樣任務與復雜場景，又邁出了堅實的一步。