具身智能
当下最热的概念
这一回天马行空的年轻人
将它“玩”到了海底
它没有人形,身形复刻的是魔鬼鱼;没有手脚,只有灵动的鱼鳍;但它能原地转弯,能瞬间制动,能在激流中保持“直立”,能自动生成最优的航行轨迹……
它还在深海无氧环境(1100m)下首次实现了小型斯特林发电机发电,在幽深的海底点亮了一颗中国星!
斯特林发电机点亮中国星实时画面
日前,由西湖大学未来产业研究中心、工学院研发的仿生潜水器“西谷II号”在南海2000米深度成功完成海试,标志着我国在深海机器人领域实现了从“可达”到“可动”的技术跨越。
完成任务后回收中的“西谷II号”
“西谷II号”潜水器长3米、宽3米、高1.5米,外形紧凑,适合在复杂海底环境中作业。与传统的螺旋桨驱动潜水器不同,其设计灵感源自蝠鲼鱼(俗称“魔鬼鱼”),仿生鱼型设计能够更好地适应水下环境,提高能效和灵活性,同时减少对海底生态的干扰。
“西谷II号”下放时
为什么要做鱼型、而不是人型?因为“鱼”才是海底世界的主宰。人形机器人在水下会因为重心和浮力的问题导致不稳定,滑动低效且不灵活,鱼形机器人能更好地适应水下的环境、保证平衡性,同时提高能效和灵活性。更重要的,是出于对海底的自然生态的保护——无论在外形、噪音、对水的扰动等方面,相较此前普遍的螺旋桨驱动潜水器,鱼型能把人类对深海的“打扰”降至最低,尽可能化作海底一条游曳的鱼。
“传统潜水器像背着氧气瓶的潜水员,‘西谷II号’要成为真正的海洋生物。”
继承了首潜2000米的“西谷I号”基因,这条“魔鬼鱼”如今在运动性能上实现质的飞跃。首先,潜水器的两侧鱼鳍从刚柔并济的模块化胸鳍升级为波动鳍,形态更贴近自然鱼类,能够实现更高效的推进力和更灵活的转向能力。其次,内部系统进行了优化,包括自适应定高、定深、定向系统,可实时感知潜水器的姿态和位置,确保其在复杂环境下稳定航行。此外,“西谷II号”还具备全自主轨迹规划能力,能够根据预设任务自动生成最优航行路径。
“西谷II号”深海运动画面
值得一提的是,“西谷II号”的另一项创新在于其体外附件。潜水器中央的拓展坞可装备深海机械臂、射流机器人等设备,显著提升了作业能力。新增的“子母鱼布放系统”允许潜水器携带并释放小型机器鱼,以执行更灵活的任务。尾部还配备了集成拍摄功能的“自拍杆”,可捕捉更广阔的水下视野,为科学研究提供高清图像数据。
操控这条“深海魔鬼鱼”的,是一支以90后和00后为主的9人团队。团队最年轻的00后成员李喆,此前刚完成从“航天通信”到“海洋算法”的跨界转型;曾经同样是仰望天空的王章源,让“翅膀”从翱翔转向游弋;一直深耕于“仿生鱼”机器人领域的赵泽岳,设计出“子母鱼布放系统”中的机械“小鱼”;产品设计师谢其昭“跨界”跃入科研圈,打造仿生吸盘并实现发电机外壳优化;“掌舵”者范迪夏和李伟琨,则为团队指明设计方向......
团队成员分工明确,波动鳍设计、算法优化、结构升级等关键环节均由专人负责。尽管海上天气复杂,团队仍抓住短暂的适宜窗口,在两天半内完成了所有测试任务。
“西谷II号”的应用前景广阔。其出色的运动能力使其能够在极具挑战的水下环境中稳定执行任务,例如小半径转弯、快速转向和精确控制。这些能力将服务于自然勘探、珊瑚礁观测、生态修复、海底采矿、设备维修等领域。潜水器的低噪音设计和温和的水下扰动特性,也使其成为生态友好型深海作业的理想选择。
出海前“西谷II号”团队大合照
那么,这条“大鱼”能为人类做些什么呢?它所具有的在复杂环境中作业的能力,包括在小半径中转弯、在三秒内完成一定角度的转弯,都不只是好看的“杂耍”;凭借这些能力,未来“西谷II号”可在自然勘探、珊瑚礁观测、生态修复、海底采矿、设备维修等一系列涉及生态保护、资源采集与海底工程的复杂任务中大展身手。尤其是在深海环境中的应用,“西谷II号”将成为理想的多功能平台,为人类深入探索和利用海底资源提供精准、高效的解决方案。
来源 | 西湖大学、美丽西湖
新媒体编辑 | 王航飞
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