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6年研发、14次实战、10666米深潜:国产多模态深海机器人惊艳世界

在科技迅猛发展的浪潮中,中国科研团队再度取得重大突破。2025年3月20日,一则震撼全球科技界的消息传来:由北京航空航天大学机械工程及自动化学院联合中国科学院深海科学与工程研究所(中科院深海所)、浙江大学历时6年共同研发的深海小型多模态机器人研究成果,成功发表于国际顶级学术期刊《科学・机器人》(Science Robotics),并登上该期刊官网首页。这不仅彰显了中国在深海科技领域的技术积累和创新能力,更为全球深海探索提供了新的突破口。

技术创新:突破深海机器人运动模式的瓶颈

这款国产深海机器人的核心创新点在于其多模态运动能力,使其能够在深海环境下实现游动、滑翔和爬行等多种运动模式切换,极大提升了在复杂海底环境中的适应性。研究团队借鉴了蝙蝠鱼的运动模式,设计了一套仿生驱动系统,使得机器人在不同运动模式下均能高效运行。

· 游动模式:依靠尾鳍摆动产生推力,最大速度可达5.5 cm/s。

· 滑翔模式:通过展开背鳍利用流体动力实现长距离滑行,减少能量消耗。

· 爬行模式:采用各向异性足部设计,使其在沙地环境下的移动速度达到3 cm/s。

最引人注目的是,该机器人可在0.75秒内完成游动与爬行模式的快速切换。其核心技术之一——手性双稳态超材料结构(Chiral Bistable Metamaterials),利用材料本身的非线性机械响应特性,实现运动模式的瞬时转变。这种双稳态超材料结构在高压深海环境下的表现尤为出色:深海高压会提高材料模量,进而增强结构的快速突跳(snap-through)能力,使机器人在极端环境下依然具备高效的运动能力。

 

图:6年研发、14次实战、10666米深潜:国产多模态深海机器人惊艳世界

科研协作:跨学科联合攻关

该项目的成功离不开北京航空航天大学、中科院深海所和浙江大学三方团队的精诚合作。各研究团队发挥自身领域的核心优势,形成了高度协同的跨学科创新模式:

· 北航团队:负责机器人结构设计与运动控制算法开发,确保其具备高效的运动能力。

· 中科院深海所:提供深海环境适应性研究及实地测试支持,优化机器人在深海环境下的可靠性。

· 浙江大学:专注于柔性材料及力学分析,为仿生驱动系统提供技术支撑。

这一协作模式不仅加速了研发进程,还为后续深海机器人研发奠定了坚实的技术基础,同时推动了国内深海探测技术的系统化发展。

实战测试:挑战全海深极限

深海环境以极端高压、低温、黑暗等特点著称,传统深海探测设备往往面临适应性不足、灵活性受限等问题。该机器人突破性地解决了这些难题,并在南海及太平洋多个深海区域完成了严格的实战测试。

· 南海海马冷泉(1384米):验证机器人在复杂地形(如冷泉生态系统)中的机动性和耐压性。

· 中南海山(3756米):测试其在深海山脊地貌中的适应性和导航能力。

· 马里亚纳海沟(10666米):完成了全球首次小型多模态机器人在全海深范围内的自主运行测试。

测试结果显示,该机器人不仅能够稳定运行,还能自主适应复杂水流环境,实现长时间任务执行。这一成果为深海资源勘探、生态监测和科学研究提供了强有力的技术支持。

未来展望:深海科技的广阔应用前景

该机器人的成功研发不仅是深海探测领域的里程碑,更为未来深海科技发展奠定了基础。随着人工智能、自主控制技术和能源管理系统的不断进步,未来的深海机器人将在多个关键领域发挥重要作用:

· 深海资源勘探:助力海底矿产资源的精准探测,提升资源利用效率。

· 环境监测与保护:实时监测海洋生态系统变化,为海洋环境保护提供数据支持。

· 海洋灾害预警:在地震、海啸等极端事件发生前,提供早期预警信息。

· 水下基础设施维护:执行海底管道、通信电缆等关键设施的检测与修复任务。

此外,该机器人所采用的技术路线也将为未来智能水下机器人系统的研发提供借鉴,其多模态运动能力、柔性驱动技术及智能控制算法或将在更多工业及科研领域得到推广应用。

观点与态度:中国深海科技的全球竞争力

这一成果不仅展现了中国在深海探测技术上的重大突破,也凸显了中国在全球深海科技竞争格局中的崛起。从技术层面看,该机器人所采用的仿生驱动、多模态运动系统及柔性材料结构,为未来深海机器人设计提供了新的方向。其在极端环境下的成功应用,也为全球深海探测提供了全新的解决方案。

从科研合作的角度看,此次研究展现了国内科研机构在高精尖领域的协同攻关能力。面对全球科技竞争日益激烈的局面,中国科研团队正在以更加开放的态度,与国际学术界展开深入交流,共同推动深海科学技术的发展。

更重要的是,该项目的成功将进一步推动中国深海科技产业化进程,使深海机器人技术从实验室走向实际应用,为国家在海洋经济、资源开发、生态保护等方面提供技术支撑。这不仅关乎国家科技实力的提升,也关乎未来海洋资源的可持续开发。

随着技术的不断进步,我们有理由相信,未来中国深海机器人将在更广泛的场景中发挥关键作用,助力人类探索地球最后的未知领域。

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