在地球最深處馬里亞納海溝的萬米深淵,壓強相當于一個指甲蓋上站了一頭一噸重的犀牛,溫度接近冰點。此前,能到達這里的深海機器人,多為重量達數噸的剛性體大型潛航器。如今,一臺身長不到50厘米、體重僅1500克的“小精靈”來到這一曾經的小型機器人“禁區”,為深海探索帶來更多可能性。這一能在萬米深海實現多模態運動的小型深海可變形機器人由北京航空航天大學機械工程及自動化學院研究團隊聯合中國科學院深海科學與工程研究所、浙江大學歷時6年共同研發。
研究團隊設計全新深海驅動裝置,利用雙穩態手性超材料結構突跳實現高效驅動,將深海高壓對軟材料的負面影響轉化為提升驅動性能的助力。面對2℃-4℃的低溫環境,團隊采用形狀記憶合金進行拮抗驅動,通過周期性電流加熱,使其交替收縮以驅動超材料單元切換。經有限元仿真、測試等優化結構參數,最終實現靜水壓力對驅動性能的正向強化,顯著提升擺動速度與幅值。
目前,該團隊正朝著“深海柔性機器人+AI”的研究方向努力,并將致力于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、環境監測等提供新方案。
(摘編自《科技日報》2025年3月21日)
◆素材解讀
當1500克的“小精靈”在萬米深淵中自如游弋時,其創新的雙穩態驅動技術完美詮釋了“化壓力為動力”的科研智慧。這項歷時6年的聯合攻關成果,標志著我國在深海裝備領域實現了從跟跑到領跑的關鍵跨越;也預示著深海開發將進入智能化、精準化的新階段。這不僅是我國科技實力的彰顯,更是人類探索精神的生動寫照。