《Science Robotics》发表！北航机器人，朝万米深海进发！

在地球最深处

马里亚纳海沟的万米深渊

压强相当于一个指甲盖上

站了一头一吨重的犀牛

温度接近冰点

此前，能到达这里的深海机器人

多为重量达数吨的刚性体大型潜航器

而对身长1米以内的 小型机器人 来说

这里的极端环境 曾是“禁区”

会使它们“肌肉僵化”、举步维艰

2021年，北航机器人于马里亚纳海沟(10666m)释放

如今，一台身长不到50厘米

体重仅1500克的“小精灵”翩然而至

在深海高静水压下行若无事

身形矫健、行动自如

它时而摆动尾鳍如游鱼 穿梭

时而展开背鳍如海燕 滑翔

甚至能将尾鳍变化成腿

在海底“ 漫步 ”

机器人在海底爬行

这一能在万米深海

实现多模态运动的

小型深海可变形机器人

由 北京航空航天大学

机械工程及自动化学院研究团队

联合中科院深海所、浙江大学

历经6年共同研发

深海小型多模态机器人

研究成果于3月20日

发表在国际学术顶刊

《科学·机器人》（Science Robotics）

为深海探索带来了更多可能性

成果同时被 Science Robotics

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论文首页截图

成果概览视频

大自然是人类最伟大的导师，深海生物在极端环境下展现出的适应性和多样性，为科研团队提供了宝贵的仿生灵感。 蝙蝠鱼 是深海世界的“舞者”，通过巧妙的鳍肢运动，在深海中自由游弋、行走。研究团队正是从蝙蝠鱼的运动模式中汲取灵感，设计出 能够游动、滑翔、爬行的多模态机器人 ，并利用手性双稳态超材料结构实现0.75s内的游动-走动快速转换，适应不同的海底地形和任务需求。

在游动模式下，机器人通过尾鳍的摆动产生推力，如鱼得水般穿梭，最高速度可达 5.5cm/s ；在滑翔模式下，展开的背鳍利用水的升力实现长距离滑行，宛如深海中的海燕，轻盈而优雅；在爬行模式下，机器人利用各向异性足部设计，能够实现 3cm/s 的沙地行走，稳健而灵活。这种多模态运动能力，使机器人能够在复杂的深海环境中灵活应对，完成多样化的任务，成为 深海探索的 多面手 。

机器人于中国南海海马冷泉(1384m)游动、滑行、变形和爬行

针对 2-4℃低温 这一深海环境带来的 另一难题 ，研究团队巧妙利用在低温环境下可实现高频循环主动变形的 形状记忆合金 进行拮抗驱动。利用形状记忆合金的形状记忆效应，通过周期性电流加热使一对形状记忆合金弹簧主动交替收缩，驱动手性超材料单元的双稳态突跳切换，从而实现驱动器的快速循环摆动。进一步，通过有限元仿真、实验室环境测试及高压罐实验等方法，系统优化了驱动器关键结构参数，最终实现了静水压力对驱动性能的正向强化，显著提升了驱动器的摆动速度与幅值。最后，通过硅油填充的硅胶管、柔性油囊等封装技术，实现了形状记忆合金驱动器、电路板和能源系统的压力自补偿封装。

为了验证机器人的性能，研究团队在多个深海地点进行了实地测试。在几年的测试时间中，机器人搭载 “深海勇士号” 和 “奋斗者号” 载人深潜器完成了包含海马冷泉（1384m）、龙西海山（3756m）和马里亚纳海沟（10666m）在内的多地形、全海深的共计 14次部署 测试。在3756m深海下，驱动器的驱动性能超越了实验室的性能，在摆动幅度上得到了24.9%的提升。在1384m深海的游动（33.7 mm/s）、滑翔（72.1 mm/s）、爬行（21.5 mm/s）的多模态运动速度与常温常压下(游动33.1 mm/s、滑翔56.9 mm/s、爬行21.5 mm/s)的表现相当。 深海低温高压下机器人的运动性能可以媲美甚至超越实验室常温常压下的运动性能 ，并 成功实现了预期的多模态运动 。