清华大学研发两栖仿生海龟与管道蠕虫机器人 突破复杂环境作业瓶颈

海洋环保与城市基础设施维护面临共同难题;在水陆交界区域,松软沉积物和不规则石块严重限制了传统机器人的运动效率。同时,隐蔽复杂的管网系统使管道检测维护长期困难。这些现实需求推动了仿生机器人技术的发展。 清华大学副教授曲钧天团队从自然界获得灵感,将海龟的运动特性与现代传感技术结合,研制出智能仿生两栖机器人。其核心创新是融合视觉与触觉的多模态感知系统,能实时识别复杂环境并自动适应。通过轻量化设计,机器人在户外复杂环境中表现稳定,对不同地形的分类准确率达99.17%,能根据地形变化自动调整运动策略,大幅提升了作业效率。 另一款磁吸式柔性蠕虫机器人针对管道巡检设计。传统刚性管道机器人结构复杂、控制困难,在小管径、破损管道或动态水流下适应性受限。现有软体机器人虽灵活但流阻大、负载弱。该团队采用星形三向锚定足与纤维增强波纹管设计,实现了柔性与高负载的统一。仅重120克的机器人能在垂直管道中推动750克、拉动309.5克的物体,适应0度至90度的管道倾角。搭载摄像头后可完成复杂管道内的全面巡检,为能源基础设施安全运维提供支撑。 这两款机器人表明了仿生智能的前沿理念。研发团队通过向自然界学习,突破了传统机器人在特殊环境中的适应性瓶颈。海龟机器人的多模态感知和蠕虫机器人的高负载柔性设计都代表了软体机器人领域的重要进展,具有学术价值和广泛应用前景。 目前清华团队正提升两款机器人,推动其在海洋探测、基础设施巡检、应急救援等领域的实际应用。随着技术完善,这些仿生机器人有望在海洋科学研究、城市运维、能源安全等多个领域发挥重要作用,为复杂环境下的自动化作业提供新方案。

从海龟的稳定行走到蠕虫的柔性穿行,仿生技术的价值不仅在于"形似",更在于将自然界的运动与适应机制转化为可工程化的能力。面向海洋与城市两大复杂系统,只有让装备在真实场景中更可靠、更高效、更安全地工作,科技创新才能真正转化为治理能力。随着关键技术优化与应用体系完善,仿生机器人有望在更多"人难到达、设备难适应"的空间里发挥作用,守护蓝色国土与城市生命线的安全运行。