身長不足50釐米，卻能暢遊萬米深海

時而擺動“尾鰭”遊動，時而展開“背鰭”滑翔，還能用足部爬行……一台身長不到50釐米、體重僅2.7千克，能在萬米深海實現多模態運動的小型機器人（上圖為示意圖，受訪團隊供圖），是由北京航空航天大學研究團隊聯合中國科學院深海科學與工程研究所、浙江大學歷經6年研發的，相關研究成果近日發表在國際學術期刊《科學·機器人》。

深海海底地形地貌複雜，如何讓機器人擁有適應環境的多模態運動能力？深海的蝙蝠魚能夠通過巧妙的鰭肢運動自由遊弋、行走，為科研團隊提供了仿生靈感：一台能夠遊動、滑翔、爬行的多模態機器人“誕生”了。遊動模式下，機器人通過“尾鰭”擺動產生推力，最高速度可達每秒5.5釐米；滑翔模式下，展開的“背鰭”利用水的升力實現長距離滑行；爬行模式下，機器人利用各向異性足部設計，能夠實現每秒3釐米的沙地行走。

北航機械工程及自動化學院教授文力介紹，研究團隊設計出全新的驅動裝置：利用雙穩態手性超材料結構在兩個穩態之間切換時的快速突跳，實現高效驅動。快速突跳的速度和幅度會隨着結構材料模量的增加而增加，巧妙地將深海高壓對軟材料的負面影響扭轉為正面影響，助力機器人驅動性能提升。針對深海低温挑戰，研究團隊利用在低温環境下可實現高頻循環主動變形的形狀記憶合金進行拮抗驅動，通過週期性電流加熱使一對形狀記憶合金彈簧主動交替收縮，驅動手性超材料單元的雙穩態突跳切換，從而實現驅動器的快速循環擺動。

北航機械工程及自動化學院院長丁希侖説，機器人能夠適應不同的海底地形和任務需求，可以為海洋資源開發、考古發掘等提供助力。未來，通過搭載小型攝像頭及傳感器，還可以即時監測地質活動與生物羣落等。

為驗證機器人性能，研究團隊在海馬冷泉、馬裏亞納海溝等多個深海地點進行了實地測試。測試中，機器人成功頂住深海低温高壓，實現預期的多模態運動。文力介紹，研究團隊正朝着“深海柔性機器人+人工智能”的研究方向努力。

（馮浩參與採寫）