西北工业大学研制仿生水母机器人 以静默方式探索深海世界

在深海探测领域,如何实现无干扰环境观测一直是困扰国际科研界的重大技术难题。

传统水下机器人普遍存在推进噪声大、能耗高、易扰动沉积物等缺陷,严重影响海洋生态数据的准确性。

据海洋监测数据显示,常规ROV(遥控潜水器)作业时产生的涡流扰动范围可达作业半径的3倍以上,对珊瑚礁等脆弱生态系统造成显著影响。

针对这一世界性难题,西北工业大学空天微纳系统教育部重点实验室创新性地将目光投向自然界。

研究团队负责人陶凯教授指出:"水母经过数亿年进化形成的低能耗运动模式,为深海探测设备提供了绝佳仿生样本。

"这种古老生物含水量达95%以上,其利用涡环推进的方式能在消耗极少能量的情况下实现精准移动,这些特性正是深海观测设备梦寐以求的。

基于深度仿生学原理,科研团队历时五年攻关,成功突破材料学与微机电系统集成技术瓶颈。

最新研制的仿生水母机器人直径仅12厘米,重量不足60克,采用革命性的水凝胶电极材料构建驱动结构。

测试数据表明,该设备水下运动时产生的流体扰动较传统设备降低92%,能耗仅为同规格推进器的1/8,在30米深度测试中实现了连续8小时的静默观测。

该设备的智能感知系统同样表现卓越。

集成的高灵敏度微摄像头配合专用算法,可实时识别0.5厘米大小的目标物,对移动生物的追踪准确率达到98.7%。

在青岛国家深潜基地的实测中,机器人成功完成对珊瑚群落的无损监测,并同步采集了pH值、溶解氧等关键生态参数。

中国海洋大学专家评价称,这种"观察者模式"为开展长期海洋生态研究提供了全新工具。

着眼未来发展,该技术已规划三大应用方向:南海珊瑚礁生态系统长期监测、深海热液区生物群落研究、极地冰下海洋环境调查。

团队透露,第二代原型机正在研发中,将重点提升深度耐受性(下转)和载荷能力,计划2025年前完成6000米级海试。

中国科学院深海科学与工程研究所专家表示,此类仿生设备的成熟应用,将显著提升我国在深远海科学研究中的装备自主化水平。

向海而兴,既要“看得更深”,也要“看得更温和”。

以仿生水母机器人为代表的新探索,体现了深海观测从“强动力推进”向“低扰动感知”的理念转变。

未来,随着关键技术成熟并形成可复制的应用体系,海洋科学研究与产业监测有望在更少干预的前提下获得更可靠的数据支撑,让人类对海洋的认知与利用在效率与生态之间实现更高水平的平衡。