点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:软体机器鱼“打卡”万米深海
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

软体机器鱼“打卡”万米深海

来源:《中国科学报》2021-03-10 10:01

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  软体机器鱼(左)身形与狮子鱼(右)非常相似。

  能在万米海底承受住压力的机器人有多“硬核”?事实可能正相反。

  日前,《自然》杂志封面介绍了一种以深海狮子鱼为灵感的软体机器鱼——它长宽约合一张A4纸大小,略重于两枚鸡蛋,身形轻柔灵动,却能承受1100个大气压的压力。“用一个不太恰当的比方,这相当于1吨重的小汽车全压在一根手指尖上。”论文通讯作者、浙江大学航空航天学院教授李铁风告诉《中国科学报》。

  海试结果表明,软体机器鱼可在10900米深的海底正常工作、在3224米深的海水中畅游。“我们的目标是实现深潜器小型化、柔性化、智能化。”论文第一作者之一、之江实验室助理研究员李国瑞表示。

  以柔克刚 以鱼为“师”

  压强大、温度低、未知因素众多……为了在深海环境中保护元器件或机电设备,让机器人在超强压力下正常工作,传统设计思路往往考虑“硬扛”,用金属做耐压壳进行保护。

  不同于以往的研究,李铁风与合作者的思路是“以柔克刚”。他们看到中科院深海科学与工程研究所从马里亚纳海沟带回的狮子鱼样本,受这种在8000米深海生存的生物启发,开发出一种无需耐压壳保护的深海软体机器鱼。

  李铁风介绍,狮子鱼的头部骨骼分散地嵌在软组织内,而仿生机器鱼一大设计亮点就是模仿狮子鱼分散的头部骨骼结构。

  而为了更接近狮子鱼的软组织质地,研究团队选择用硅胶打造机器鱼的骨架。这种透明的凝胶状材料密度接近水,质地软、韧性高,能将电池、控制电路等硬质器件“温柔”地包裹住。

  “我们将功能性电子电路最大程度地分散在软硅胶中,通过参数调节和结构设计,实现机器鱼内部的应力水平平衡。”李国瑞解释说,尽可能分散排布元器件,能够减少它们彼此间的剪切应力。

  如此一来,机器鱼即便没有刚性外壳保护,也能适应极高的静水压力。告别了沉重的金属壳,机器鱼身姿更轻盈,机动性也有所改善。如今人们见到的机器鱼成品长22厘米、翼展宽度28厘米,重量仅150克,接近2~3枚鸡蛋。

  人工肌肉 巧妙驱动

  克服了深海压力问题,还得让机器鱼在水中动起来。为此,除了编写预设程序、将电源控制系统置于机器鱼内,研究团队还为机器鱼的鱼鳍花了一番功夫。

  有别于狮子鱼行进时波浪起伏的鳍,机器鱼的行进状态更像魔鬼鱼,鱼鳍仿佛两只翅膀上下扇动。它的“翅膀”实为一种电驱动的人工肌肉,看起来像一层薄透的膜。这一高分子柔性材料由浙江大学化学工程与生物工程学院教授罗英武等人合作研发,克服了高压低温条件下电驱动能力衰减的问题。

  李铁风介绍,机器鱼以海水为低压端电极,体内的电源在人工肌肉内外两侧形成电势差,薄薄的鳍因此舒张、收缩形变。依靠预设好的程序,机器鱼就能悠然展开双鳍,在深海中行进游动。

  除了在实验室内的上百次深水实验,团队先后于2019年、2020年分别在马里亚纳海沟和中国南海进行海试。结果表明,凭借这种人工肌肉,机器鱼在0~4摄氏度低温、110兆帕高压的环境下仍能正常工作。

  更低成本 深海遨游

  “这项工作会在很大程度上推进深海机器人的研究进步。”论文审稿人如是评价。因为创新性的设计理念、自主研发的特殊材料,机器鱼的成本也变得更低廉。

  告别了传统设计思路,机器鱼不再需要用昂贵的钛合金做耐压壳,仅这一项便可省去不少成本。李国瑞告诉《中国科学报》,与传统深海机器人相比,新论文展示的机器鱼成本小得多,单台成本可控制在万元以内。

  “这项研究能为深海探测作业、环境观察和深海生物科考提供新的解决方案。”李铁风表示,未来,研究团队还将继续致力于提升深海装备和机器人的应用能力,让柔性智能设备适用于深海作业等更复杂的场景。(见习记者 任芳言)

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 天舟九号货运飞船发射任务取得圆满成功

  • 景德镇陶阳里:城市更新激发文旅新活力

独家策划

推荐阅读
新时代新征程,以中国式现代化全面推进强国建设、民族复兴伟业,实现新型工业化是关键任务。
2025-07-15 04:10
现阶段,人工智能赋能新型工业化已取得明显成效,但仍存在人工智能关键硬件与开源软件储备不足、人工智能在重点行业领域应用率偏低、人工智能领域人才短缺且结构不合理、缺乏适应人工智能发展的标准体系和法律法规等问题。
2025-07-15 04:10
2025年可谓人形机器人的“破圈”之年。从蛇年春晚舞台的机器人扭秧歌,到北京亦庄的机器人马拉松,再到浙江杭州的机器人格斗赛……人形机器人正从“实验室”迈向各类“应用场”。
2025-07-15 02:55
科考船在狂风巨浪中剧烈摇摆,寻找渺小的目标如同大海捞针。回收沉睡海底半年的海底地震仪,是这次出海科研任务中最艰难的一环。“快看!在那儿!”随着一声疾呼划破沉寂,
2025-07-15 02:55
老北京人都知道,居家过日子,买剪刀要买王麻子的,吃腐乳要吃王致和的,穿布鞋要买内联升的…… 这是为啥?因为人家的这些物件,得劲儿呗!为啥得劲儿?匠心所致也!
2025-07-15 02:55
从27岁到60岁,33载深蓝搏击,马远良实现了中国航空声呐从无到有、从追赶到并跑乃至局部领先的壮举。
2025-07-14 08:49
何熙昱锦也表示,脑机接口技术涉及芯片、传感器、算法、应用等多个环节,需要上下游企业形成更紧密的合作关系。
2025-07-14 08:45
在论坛签约仪式上,中国、哈萨克斯坦、巴基斯坦、埃及等国家共签署12个数字经济合作项目,涉及跨境电商、智慧城市等领域。
2025-07-14 08:45
天然铀是重要的战略资源和能源矿产,铀资源勘查采冶位于核燃料循环体系的前端,是核工业发展的重要物质基础。
2025-07-14 08:42
这条从技术突破、场景深耕到生态协同的融合路径,正强劲驱动中国人工智能产业迈向高质量跃升。
2025-07-14 08:41
据国家统计局最新发布的数据,2025年全国夏粮总产量达到14973.8万吨,单位面积产量与去年基本持平,总体实现了夏粮生产的平稳运行。这一成绩的取得,
2025-07-14 04:15
从蓝莓大棚里的生长曲线,到肉牛项圈里的健康密码,广西的特色农业正被人工智能重新定义。
2025-07-14 04:25
7月13日,随着和田—民丰—且末—若羌750千伏输变电工程最后一相导线跨越和若铁路、国道315,稳稳抵达188号铁塔,历经15年建设的新疆环塔里木盆地750千伏输变电工程(以下简称“环塔工程”)全线贯通,进入投运倒计时。
2025-07-14 04:25
防晒,究竟该如何掌握分寸,才能在抵御伤害与拥抱健康之间找到平衡点?
2025-07-11 09:58
生命只有一次,心脏健康不容忽视。唯有提高对心梗症状的警觉性,掌握正确的急救方法,才能为生命筑起一道坚实的“心”防线。
2025-07-11 09:58
晒后背是一种传统的养生方法,符合中医“冬病夏治”的理论,其核心在于借助盛夏充沛的自然阳气,通过阳光照射背部,来提升人体自身阳气。
2025-07-11 09:58
截至7月10日,我国“北气南下”能源大通道累计输气量突破1000亿立方米,安全平稳运行超2000天,标志着这条纵贯南北的能源大动脉在保障国家能源安全、推动绿色转型方面取得重大进展。
2025-07-11 04:55
从自然资源部新一轮找矿突破战略行动办公室了解到,今年上半年,全国新发现矿产地38处,同比增长31%;新发现矿产地中,大中型矿产地25处。
2025-07-11 04:10
时下,智能手机已成为人们获取信息、社交娱乐的重要工具。多学科专家指出,当我们刷手机出现注意力极度涣散、缺乏独立思考能力、情绪化反应严重、深度学习能力下降、空虚感增加等症状时,就表明我们的大脑正在被“腐蚀”。所谓的“脑腐”,即因长期暴露于碎片化信息而引发的认知衰退与脑功能损伤。
2025-07-11 04:10
由于肉眼很难发现水污染的情况,洪水之后饮水需要特别注意,避免直接饮用自来水、山泉水、河水、湖水等。肖丹提醒,如果不适症状较为严重,出现持续高热、剧烈呕吐、严重腹泻、脱水、意识障碍等,或皮肤干燥、眼窝凹陷、少尿等情况,应及时就医。
2025-07-10 09:34
加载更多