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突破“指甲蓋上站犀牛”高壓強難題——

我國科研團隊研發小型機器人漫步萬米深海

2025年03月24日14:12 | 來源:人民網-教育頻道
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在地球最深處的馬裡亞納海溝,壓強最高可達1.1億帕,相當於一頭一噸重的犀牛壓在人的指甲蓋上。如今,在這樣的萬米深淵,一台身長50厘米、體重僅1500克的小型機器人,卻如游魚般自在穿梭,甚至能變幻出足肢在海底漫步。

科研人員利用機械臂將北航深海小型機器人投於馬裡亞納海溝。校方供圖

科研人員利用機械臂將北航深海小型機器人投於馬裡亞納海溝。校方供圖

馬裡亞納海溝曾是小型機器人的“禁區”。近日,北京航空航天大學科研團隊聯合中國科學院深海科學與工程研究所、浙江大學的研究人員,歷時6年共同攻關研發出上述機器人,為深海探測帶來更多可能。相關成果已於日前在國際學術期刊《科學·機器人學》上發表。

“我們創新運用了能快速突跳的雙穩態手性超材料結構,它能將外界高壓轉化為提升驅動器擺動速度和幅度的動力,變‘不利’為‘有利’。”團隊成員、北航航空科學與工程學院副教授潘飛介紹,團隊利用硅膠軟材料隨外部壓強增大而變剛硬的特性,設計出新型力學結構,打造出適應深海高壓的柔性驅動裝置。

北航深海小型機器人在深海測試。校方供圖

北航深海小型機器人在深海測試。校方供圖

北航機械工程及自動化學院博士生左宗灝表示,深海溫度低是另一挑戰。科研團隊在機器人驅動器的兩端固定了一對形狀記憶合金彈簧,通過周期性電流對彈簧加熱,使其交替收縮,從而實現驅動器的高頻率快速循環擺動。

“我們還從蝙蝠魚的運動形式中找到仿生設計靈感,打造出這款既能游也能爬的多模態機器人,以適應深海復雜環境。”北航機械工程及自動化學院教授文力介紹,為驗証機器人的性能,研究團隊搭載“深海勇士”號和“奮斗者”號載人深潛器,完成了在馬裡亞納海溝等多個深海地點的實地測試。

據悉,該團隊正朝著“深海柔性機器人+AI”的研究方向努力,並將致力於聚焦提升深海小型機器人的續航能力和運動效率,實現更大范圍的深海探測和監測,為海洋資源開發、考古發掘、環境監測等提供方案。(李依環、實習生曹子味)

(責編:郝孟佳、熊旭)

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