记者近日从西北工业大学获悉，该校机电学院陶凯教授团队自主研制的仿生水母机器人已完成关键技术验证，这一创新成果为我国深海探测装备发展开辟了新路径。
长期以来，深海探测面临两大技术困境。
一方面，海水密度远高于空气，传统机器人在水下移动需要消耗巨大能量，续航能力受到严重制约。
另一方面，螺旋桨等常规推进装置在运行时会产生强烈噪声和水流扰动，不仅惊扰海洋生物，还会搅起海底沉积物，严重影响观测精度和数据质量。
如何在复杂的深海环境中成为纯粹的观察者而非干扰者，已成为制约海洋科学研究的关键瓶痛点。
面向深海作业智能化这一国家重大需求,陶凯团队将目光投向了在地球海洋生存数亿年的古老生物——水母。
这种广泛分布于深海到浅海各类水域的生物,其身体95%以上由水构成,能够实现低能耗悬浮与静音移动,堪称自然选择淬炼出的海洋适应典范。
研究团队从仿生学角度切入,历经多年攻关,成功破解了水母运动机理,并将其转化为工程技术方案。
这款直径120毫米、重量仅56克的微型装备,采用了极致的仿生设计理念。
研究人员以水凝胶作为电极材料,通过静电液压驱动结构,使机器人含水量达到90%以上,从形态到材质都高度还原真实水母特征。
其透明躯体内集成了电路板、微型摄像头模组以及嵌入式智能处理芯片,通过仿水母肌肉结构的脚蹼收缩舒张制造水流,实现推进与悬浮功能,全程几乎无声、无明显扰动,在深海中如同隐身,有效避免对海洋生物与生态环境造成干扰。
在智能识别方面,该装备展现出优异性能。
实验室测试显示,其搭载的视觉系统能够迅速锁定静态目标,并实时标注置信度数值。
更为关键的是,在动态环境中,即便目标物体穿梭于复杂背景,机器人依然能够持续跟踪而不丢失,这一能力可满足深海中对游动生物的长时观测需求。
据陶凯介绍,这款装备不仅是观察者,更是数据采集者。
目前已可搭载盐度、深度、温度等多种监测模块,应用于珊瑚礁健康评估、渔业养殖水体环境实时监测等场景,为相关产业提供精准数据支撑。
未来还将拓展至深海资源勘探、海洋生态调查、水下考古等更广泛领域。
该项目由西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室完成。
该实验室是国内较早开展微机电系统研究的单位之一,面向航空、航天、航海三大领域,致力于推动装备的微型化、集成化、信息化发展,2024年入选国家级创新团队。
团队秉持"以自然为师,让科技静默前行"的研发理念,从生物进化智慧中汲取灵感,将前沿技术与仿生原理深度融合。
业内专家认为,仿生水母机器人的成功研制标志着我国海洋探测装备向智能化、生态化方向迈出重要一步,对于提升深海资源开发能力、加强海洋环境保护具有重要意义。
下一步,研发团队将进一步优化装备性能,推动相关技术从实验室走向实际应用。
从模仿飞鸟到借鉴水母，人类向自然学习的智慧结晶正不断刷新科技边界。
西北工业大学这项研究成果启示我们：解决重大科技难题，有时需要回归本源，从亿万年自然演化中寻找答案。
当科技能够以最接近自然的方式融入环境时，人类探索未知的步伐才能走得更深、更远。
这种"师法自然"的科研理念，或将成为未来科技创新的重要范式。