側(cè)空翻、鯉魚打挺、跳查爾斯頓舞、秀功夫……從春晚舞臺甩出的一條條花帕子開始，善于玩“花活”的宇樹機(jī)器人，斷斷續(xù)續(xù)攻占了互聯(lián)網(wǎng)“頭條”。
就在這個陸上四足機(jī)器人大顯神通的時候，在中國南海海底兩千米，有一位它的“魚兄弟”也漂亮地完成了自己的海試使命：它沒有人型，身型復(fù)刻的是魔鬼魚；它沒有手腳，只有靈動的魚鰭；但和宇樹機(jī)器人一樣的是，它同樣靈活，同樣能完成復(fù)雜的動作任務(wù)。
它還在深海無氧環(huán)境（1100米）下首次實現(xiàn)了小型斯特林發(fā)電機(jī)發(fā)電，在幽深的海底點亮了一顆中國星！
日前，這條“大魚”剛剛返回西湖大學(xué)，暫時“停泊”在了工學(xué)院的庭院中。它，就是“西谷II號” 潛水器。
斯特林發(fā)電機(jī)點亮中國星。
“西谷II號”下放。
“魔鬼魚”形的西谷II號
2023年春天，“西谷I號”凱旋歸來，西湖大學(xué)未來產(chǎn)業(yè)研究中心、工學(xué)院特聘研究員范迪夏團(tuán)隊還沒來得及興奮多久，擺在他們眼前的是一道亟待作答的選擇題：下一代的潛水器，是往更深的海底走，還是賦予它更強(qiáng)的能力？
別看潛水器的名字陌生，它與宇樹機(jī)器人同屬于具身機(jī)器人概念——具備物理形態(tài)，能夠與環(huán)境進(jìn)行交互的機(jī)器人；不同的是，它們可以在水下自主或經(jīng)由遙控操作環(huán)境，完成科學(xué)研究、資源勘探、環(huán)境監(jiān)測、搜救與救援等多樣任務(wù)。
經(jīng)過反復(fù)討論，他們作出了清晰的技術(shù)選擇：放棄傳統(tǒng)的“往深處走”的路線，轉(zhuǎn)向大幅提升潛水器的運動能力。簡言之，從“可達(dá)”，到“可動”。
從外形上來看，最終成型的西谷II號與西谷I號非常相近。承襲第一代的道法自然，這依然是一件全仿生設(shè)計的魚型潛水器，效仿對象為有著“魔鬼魚”之名的蝠鲼魚：身體扁平、行動敏捷、重心低不易傾覆。
為什么要做魚型、而不是人型？范迪夏介紹道，這是由于人形機(jī)器人在水下會因為重心和浮力的問題，導(dǎo)致不穩(wěn)定，滑動低效且不靈活。而魚形機(jī)器人能更好地適應(yīng)水下的環(huán)境、保證平衡性，同時提高能效和靈活性。更重要的，魚型設(shè)計有助于保護(hù)海底自然生態(tài)——與傳統(tǒng)的螺旋槳驅(qū)動潛水器相比，魚型潛水器在外形、噪音和對水的擾動等方面都更加溫和，能夠最大限度地降低對深海的干擾，如同海底的一條游動魚。
既然以大自然為師，這就注定西谷II號不會是笨重的潛水器。事實上，如果你有機(jī)會近距離打量西谷II號，很有可能發(fā)現(xiàn)它比你想象的“嬌小”：長3米、寬3米、高1.5米，在現(xiàn)實空間里，它比常規(guī)的魔鬼魚要短一些、高一些；但比通常的小汽車短一點，再寬一點。
“西谷II號”。
靈活的“可動”
為了實現(xiàn)更靈活的“可動”，西谷II號相比前一代也做出了技術(shù)進(jìn)化。實現(xiàn)更復(fù)雜的波浪形運動路線，這是“可動”能力中的一方面。
西湖大學(xué)深海技術(shù)講席教授崔維成表示，最明顯的調(diào)整，要數(shù)兩側(cè)“魚鰭”。上一代的西谷I號中，裝備的是一對像翅膀一樣展開、剛?cè)岵?jì)的模塊化胸鰭，而現(xiàn)在，這一設(shè)計已完全升級為更加靈活的波動鰭，形態(tài)如波浪，貼近自然界魚類鰭形的擺動。
崔維成解釋道：“這一變革不僅讓西谷II號的外觀更加流線型，更符合水下航行的流體力學(xué)要求，同時能夠更自然地模仿生物鰭的擺動，從而在水中實現(xiàn)更高效的推進(jìn)力和更靈活的轉(zhuǎn)向能力?！?span style="display:none">rF5即熱新聞——關(guān)注每天科技社會生活新變化gihot.com
“可動”中的另一部分，來自西谷II號體外的創(chuàng)新附件。
回顧西谷I號，當(dāng)時在潛水器中央預(yù)留了一個即插即用的“魚肚子”拓展塢空間，這一設(shè)計在西谷II號得到了進(jìn)一步完善和拓展?，F(xiàn)在，這個拓展塢已經(jīng)可以裝備包括深海機(jī)械臂、射流機(jī)器人、仿生章魚吸盤、深海斯特林發(fā)電機(jī)等一系列先進(jìn)設(shè)備。這些“零部件”將能賦予這件魚型機(jī)器人更多的作業(yè)能力。
崔維成表示，最引人注目的新增功能之一就是“子母魚布放系統(tǒng)”。這一創(chuàng)新設(shè)計允許西谷II號攜帶并布放小型機(jī)器魚，以進(jìn)行更為靈活的任務(wù)執(zhí)行和數(shù)據(jù)采集。這些小型機(jī)器魚能夠在極為復(fù)雜的海底環(huán)境中執(zhí)行任務(wù)，并與主潛水器協(xié)同工作，拓展了西谷II號的作業(yè)范圍。
西谷II號尾部新增了一個“魚尾巴”功能——尾部“自拍桿”。這是一種集成了拍攝功能的智能部件，可以根據(jù)需要自動伸縮并調(diào)整角度，捕捉水下更廣闊的視野，并傳回更加清晰的圖像，為深?？碧胶涂茖W(xué)研究提供寶貴的數(shù)據(jù)支持。
“西谷II號”深海運動。
目標(biāo)：南海2000米深處
2025年2月25日，他們終于等到了這一天，搭載廈門大學(xué)的“嘉庚號”，西谷II號從廈門港出發(fā)，目標(biāo)：南海2000米深處。
“西谷II號”總設(shè)計師李偉琨記得，3月4日的那一夜驚心動魄。船的一邊是月明星稀，另一邊卻風(fēng)浪洶涌。正是由于海上天氣復(fù)雜、適宜的天氣窗口短暫，必須抓住這寶貴的時機(jī)完成任務(wù)。當(dāng)“西谷II號”成功在2000米深度完成所有近底復(fù)雜運動與作業(yè)的那一刻，團(tuán)隊成員們都激動得忍不住熱淚盈眶。
經(jīng)過海試，“西谷II號”成功驗證了其在運動能力上的大幅提升，并且配套附件的概念性和能力驗證也取得了初步成果。
這條“大魚”能為人類做些什么呢？
范迪夏指出，它在復(fù)雜環(huán)境中的出色作業(yè)能力，包括在小半徑內(nèi)靈活轉(zhuǎn)彎、在三秒內(nèi)完成快速轉(zhuǎn)向，以及精確的運動控制，使其能夠在極具挑戰(zhàn)的水下環(huán)境中穩(wěn)定執(zhí)行任務(wù)。
這些不僅僅是炫目的“雜耍”技巧，而是將“穩(wěn)、準(zhǔn)、靜、巧”四個關(guān)鍵特點融入到海底作業(yè)中：通過自適應(yīng)定高、定深、定向系統(tǒng)，西谷II號能夠始終保持穩(wěn)定的航行姿態(tài)，確保任務(wù)的順利執(zhí)行；其全自主軌跡規(guī)劃能力使?jié)撍髂軌蚓_地按照預(yù)設(shè)的航行軌跡進(jìn)行深海探測，避免任何偏差；同時，西谷II號的魚型設(shè)計和低噪音運行，最大程度減少了對海底生態(tài)的干擾，確保水下環(huán)境的安靜與和諧；此外，憑借其在短時間內(nèi)完成快速轉(zhuǎn)向的能力，西谷II號能夠迅速應(yīng)對突發(fā)情況，靈活避開障礙物，完成復(fù)雜的操作任務(wù)。
崔維成表示，憑借這些能力，未來“西谷II號”將能夠在自然勘探、珊瑚礁觀測、生態(tài)修復(fù)、海底采礦、設(shè)備維修等一系列涉及生態(tài)保護(hù)、資源采集與海底工程的復(fù)雜任務(wù)中大展身手。
尤其是在深海環(huán)境中的應(yīng)用，西谷II號將成為理想的多功能平臺，為人類深入探索和利用海底資源提供精準(zhǔn)、高效的解決方案。
海試成功后團(tuán)隊合影。本文圖片由課題組供圖 本文鏈接：http://jphkf.cn/news-8-3499-0.html這條“大魚”潛入1100米深海，點亮了一顆星
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