我国科研团队研发仿生水母机器人 为深海探测开辟新路径

深海探测面临的核心难题在于如何在最小化环境干扰的前提下获取准确数据;传统深海探测设备因体积庞大、能耗高、运行噪音大,往往会扰动海底沉积物,影响探测精度,同时对海洋生态造成不必要的干扰。这个矛盾长期制约着深海科学观测的发展。 西北工业大学机电学院陶凯教授团队的仿生水母机器人正是针对这一难题创新之举。团队以水母为研究对象,深入分析了这一古老生物的生存优势。水母在地球上已生活数亿年,分布于从千米深海到近海潮间区、从极地冰层到热带珊瑚礁的各类海洋环境。其身体95%以上由水构成,具备低能耗悬浮与静音移动的特性,这正是深海观测设备所急需的关键特征。 基于对水母生物学特性的深入研究,团队开发了极致的仿生设计方案。该机器人采用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贴近真实水母。机器人直径仅120毫米、重量56克,搭载了透明驱动结构、集成微摄像头模组以及嵌入式人工智能处理芯片。其脚蹼通过收缩舒张制造水流,实现推进与悬浮,全程几乎无声、无明显扰动,在深海中如同"隐身"般存在。 在实际应用测试中,该机器人展现了出色的性能。在静态测试中,摄像模组能够迅速锁定目标物体,屏幕实时显示识别框与置信度数值。更具挑战性的动态测试表明,即使在复杂的多生物环境中,机器人也能准确跟踪游动目标,不出现跟踪丢失。这一能力充分满足了深海中对游动生物的观测需求。 仿生水母机器人的价值不仅在于其观察能力,更在于其数据采集功能。目前,该机器人可搭载盐度、深度、温度等多种监测模块,用于珊瑚礁健康状况观测。在渔业养殖领域,它能实时监测水体环境参数,为养殖安全提供科学数据支撑。陶凯教授表示,未来该技术还可拓展至深海资源勘探、海洋生态调查等多个领域,让科技以更"温柔"的方式探索海洋。 这一创新成果源于西北工业大学"空天微纳系统教育部重点实验室"的长期积累。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、航海领域,致力于实现装备的微型化、集成化、信息化。2024年,该实验室入选国家级创新团队,反映了其在微机电系统领域的领先地位。

这款仿生水母机器人说明了我国海洋科技的发展方向:以更环保的方式获取更精准的海洋数据。深海不仅是资源宝库,更是脆弱的生态系统。让探测设备更"安静",让观测数据更真实,既是技术突破的体现,也是人类与海洋和谐共处的必然选择。