3月4日，國際頂級期刊《自然》雜志在封面刊發(fā)之江實驗室與浙江大學(xué)合作的研究成果——無需耐壓外殼，便能承受萬米級別深海靜水壓力的仿生深海軟體機(jī)器人，研究團(tuán)隊在全球率先實現(xiàn)了軟體機(jī)器人的萬米深海操控及深海自主游動實驗，將為深海探索科考、環(huán)境監(jiān)測與資源勘探提供解決方案。
自然雜志封面。
從之江實驗室獲悉，仿生深海軟體機(jī)器人形似一條魚，長22厘米，翼展寬28厘米，約A4紙大小，原型來自于生活在馬里亞納海溝6000~11000米的獅子魚。
生物學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，獅子魚的骨骼細(xì)碎狀分布在凝膠狀身體中，能承受近百兆帕的壓力，相當(dāng)于約一噸的汽車壓在指尖上?！蔼{子魚的構(gòu)造帶給我們啟發(fā)，如果能將深海的'生命奧秘’化作'機(jī)器之力’，就可以研發(fā)出適應(yīng)深海極端環(huán)境的仿生、軟體、小型化智能機(jī)器人。”論文第一作者、之江實驗室智能機(jī)器人研究中心高級研究專員李國瑞表示。
研究團(tuán)隊對電子器件和軟基體的結(jié)構(gòu)、材料進(jìn)行力學(xué)設(shè)計，優(yōu)化了在高壓環(huán)境下機(jī)器人體內(nèi)的應(yīng)力狀態(tài)。控制電路、電池等硬質(zhì)器件被融入集成在凝膠狀軟體機(jī)身中；通過設(shè)計調(diào)節(jié)器件和軟體的材料與結(jié)構(gòu)，機(jī)器人無需耐壓外殼便能承受萬米級別的深海靜水壓力。
仿生深海軟體機(jī)器人。
動力方面，機(jī)器人靠自身攜帶的小型能源控制系統(tǒng)和兩翼中間橢圓形部位的介電彈性體人工肌肉實現(xiàn)推進(jìn)。當(dāng)硅膠體中的電子器件產(chǎn)生電信號，介電彈性體會在刺激下產(chǎn)生像肌肉一樣的變形模式，雙翼隨肌肉伸縮進(jìn)行撲翼運(yùn)動。為克服高壓、低溫條件下高分子材料的電驅(qū)動性能衰減，團(tuán)隊研制了一種能適應(yīng)深海環(huán)境的電驅(qū)動人工肌肉，在馬里亞納海溝的低溫（0~4℃）、高壓（110 兆帕）下依舊能正常工作。
“總的說，仿生深海軟體機(jī)器人實現(xiàn)了兩項關(guān)鍵突破：適應(yīng)深海靜水壓力的軟硬融合機(jī)器系統(tǒng)和適用于深海高壓低溫環(huán)境驅(qū)動的新型介電高彈體驅(qū)動器?！崩顕鸨硎荆瑸榈挚咕薮蟮撵o水壓力，現(xiàn)有的深海機(jī)器人均需高強(qiáng)度的金屬耐壓容器保護(hù)，仿生深海軟體機(jī)器人則可實現(xiàn)深潛器的小型化、柔性化、智能化，有望大幅降低深海探測的難度和成本。
仿生深海軟體機(jī)器人項目團(tuán)隊 。
據(jù)介紹，2019年12月，仿生深海軟體機(jī)器人在馬里亞納海溝坐底，影像記錄顯示其在10900米深處實現(xiàn)了穩(wěn)定撲翼驅(qū)動。去年8月27日，機(jī)器人又在南海3224米深處成功自主游動。
之江實驗室是浙江省政府、浙江大學(xué)、阿里巴巴共同舉辦的混合所有制新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，以重大科技任務(wù)攻關(guān)和大型科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為主線，圍繞智能感知、智能計算、智能網(wǎng)絡(luò)、智能系統(tǒng)四個研究方向開展前沿基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和核心系統(tǒng)研發(fā)。
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