①在世界最深的马里亚纳海沟、万里海底处,一条柔软的“鱼”在轻轻扑翼。
②这是一条仿生鱼,它源自李国瑞10年前的创意。“那时,我在哈尔滨工程大学就读,学校倡导科技创新,我觉得水下机器人大有意思,就在大一暑假琢磨着做了一个仿生鱼维形,能遥控它在水里游动。”李国瑞说。2017年,李国瑞课题组做出了电驱动的水下机器人。
③接下来朝哪个方向研究?深海水压那么高,海洋生物为什么能经受住压力生存?这或许说明在深海环境,软材料比钢铁更具优势。于是,下一步方向有了:开始研发深海软体机器人。“造一条能在马里亚纳海沟游泳的机器鱼!”李国瑞兴致勃勃。
④马里亚纳海沟是已知的海洋最深处,低温、寂静,水压极高。深海机器人必须有高强度的金属耐压容器保护,才能抵抗巨大的压力。在马里亚纳海沟6000—11000米之间,生活着一种狮子鱼,它的骨骼分布在凝胶状柔软的身体中。从狮子鱼身上,李国瑞获得灵感:“要是将单薄的电子元器件离散分布,并嵌入柔软的硅橡胶中,扛住高压,不就能摆脱传统深海机器人必用的抗压外壳了吗?”
⑤深海狮子鱼的“生命之秘”化作了“机器之力”。最后成型的仿生软体智能机器鱼,形似一条深海狮子鱼。它长22厘米,翼展宽度28厘米,大小跟一张A4纸差不多。两个会扑动的侧鳍,与躯体的“肌肉”相连。当机器人电池发出的电信号经过“肌肉”时,这些“肌肉”便会舒张,通过节律性扑翅实现游动。
⑥2019年12月,仿生鱼潜至马里亚纳海沟深处。海试影像记录显示,在马里亚纳海沟10900米的地方,仿生鱼实现了稳定扑翼驱动。2020年8月27日,仿生鱼在南海3224米深处成功游泳。
⑦目前,深海机器人的抗压外壳成本高昂。仿生鱼又轻又灵巧,重量还不到200克,而且成本远低于现有的深海机器人。李国瑞说:“软体机器人有很多特殊优势,对复杂环境、极端环境、恶劣环境造应性都好。”未来或将看到,软体机器人深入有待探索的深海区,在珊瑚礁、水下洞穴中穿行,参与海洋监测、海洋污染清理和预防、海洋生物多样性保护等诸多工作。
——摘选自《让仿生鱼游向万米深海》(《人民日报》2021年3月29日,有删改)