国产深海机器人登上顶刊：可游动、滑翔、爬行，已在万米马里亚纳海沟测试

IT之家 3 月 20 日消息，由北京航空航天大学机械工程及自动化学院研究团队，联合中科院深海所、浙江大学历经 6 年共同研发，深海小型多模态机器人研究成果于 3 月 20 日发表在国际学术顶刊 《科学・机器人》（Science Robotics），为深海探索带来了更多可能性成果，同时被 Science Robotics 官网首页大图介绍。

研究团队从蝙蝠鱼的运动模式中汲取灵感，设计出能够游动、滑翔、爬行的多模态机器人，并利用手性双稳态超材料结构实现 0.75s 内的游动-走动快速转换，适应不同的海底地形和任务需求。

• 在游动模式下，机器人通过尾鳍的摆动产生推力，最高速度可达 5.5cm/s；

• 在滑翔模式下，展开的背鳍利用水的升力实现长距离滑行；

• 在爬行模式下，机器人利用各向异性足部设计，能够实现 3cm/s 的沙地行走。

在深海的高压下，柔性驱动器材料的模量增加，类似肌肉的“僵化”，会导致驱动幅值与速度的衰减，削弱机器人的运行性能。为了克服这一挑战，在多次尝试之后，研究团队设计出了全新的深海驱动装置：

利用双稳态手性超材料结构在两个稳态之间切换时的快速突跳（snap-through），实现高效驱动。这种快速突跳的速度和幅度会随着结构材料模量的增加而增加，巧妙地将深海高压对软材料的负面影响扭转为正面影响，克服了以往柔性材料驱动器在深海环境下性能衰减的困难。

针对 2-4℃低温这一深海环境带来的另一难题。

进一步，通过有限元仿真、实验室环境测试及高压罐实验等方法。

为了验证机器人的性能，研究团队在多个深海地点进行了实地测试。

针对深海无法对软体生物安全抓取的难题，研究团队利用手性超材料单元的压-扭耦合效应提出了一种穿戴式深海柔性抓持器设计方法。该抓手搭载于“奋斗者号”和“深海勇士号”载人深潜器上，成功完成了 3400 米深海环境下对软体海洋生物（海星、海参、海胆）的无损抓取和采样，移动吨级着陆器，开箱操作等一系列深海任务。

潘飞、刘嘉琦、左宗灏、何夏为本论文的共同第一作者，机械工程及自动化学院文力教授与丁希仑教授为本论文的通讯作者。北航为本论文的第一单位及通讯单位。本研究得到了青年科学基金项目（A 类）和创新研究群体等项目的资助。

IT之家附论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.adp7821

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