北京時間2021年3月4日，國際頂級期刊《自然》（Nature）以封面文章的形式刊發了由浙江大學、中國科學院深海科學與工程研究所、國防科技大學、上海海洋大學、大連海事大學等團隊聯合完成的一項研究，題為“Self-powered soft robot in the Mariana Trench”。該研究團隊率先實現了軟體機器人的萬米深海操控以及深海自主游動實驗！

該研究率先提出了機電系統軟硬共融的壓力適應原理，成功研制了無需耐壓外殼的仿生軟體智能機器人，首次實現了在萬米深海自帶能源軟體人工肌肉驅控和軟體機器人深海自主游動。

海洋占地球表面的70%以上，但目前人類的探索仍局限在較淺的海洋深度，由于深海環境壓強極高，在那里工作的機械系統一般需要剛性的身體和壓力補償系統，因此深海仍是未知區域。

由于極端的靜水壓力，深海區域人們基本很難探測。位于西太平洋的馬里亞納海溝是已知的海洋最深處，水壓高、溫度低、完全黑暗，被稱為“地球第四極”。隨著深潛技術的不斷發展，人們發現茫茫深海并非一片死寂，在馬里亞納海溝6000—11000米之間的極高壓深水區，仍有數百種物種生存，獅子魚就是其中的典型代表。

生物學研究發現，獅子魚的骨骼細碎地分布在凝膠狀柔軟的身體中，能承受近百兆帕的壓力，相當1000個大氣壓強。研究團隊從獅子魚身體構造中獲得靈感，設計了一款能進行深海勘探的自供能仿生軟體智能機器魚。這條魚的身體特征包括分散式骨骼和擺動的胸鰭，這些特征指導了我們深海軟體機器人的動力、控制和DE（介電彈性體）執行器的機械設計。

該仿生軟體智能機器魚有22厘米長（身長11.5厘米、尾長10.5厘米），翼展寬28厘米。該機器魚被設計成一個魚形的身體形狀和兩個拍動的側鰭，擁有機載電源、操控力以及水下自推進的能力。機器魚兩翼與身體上的“肌肉”相連，它們由一種凝膠狀軟材料制成，可以將電能轉化為機械功，當機器魚電池的電流作用于肌肉時，肌肉就會舒張與收縮形變，由此帶動兩翼拍動驅動機器魚。

2019年12月，仿生軟體機器魚在馬里亞納海溝10900米海深處，海試影像記錄顯示，該機器魚實現了穩定撲翼驅動。在2020年8月27日深夜，該軟體機器魚在南海3224m海深處成功實現了自主游動。

在10900米的海底，靜水壓高約110兆帕，1100個大氣壓，相當于一噸重的小汽車全壓在指尖上。在測試中，研究團隊沒有將仿生軟體機器魚從著陸器上釋放，在沒有壓力容器的情況下，該機器魚在2500毫安鋰電池的驅動下，保持拍打45分鐘。

仿生軟體機器魚是如何實現推進的呢？機器魚依靠自身攜帶的小型能源控制系統及兩翼中間橢圓形部位的介電彈性體人工肌肉。當硅膠體中的電子器件產生電信號時，介電彈性體會在該電壓信號的刺激下產生像肌肉一樣的變形模式，雙翼會隨著肌肉的伸縮進行撲翼運動，驅動機器魚前進。

未來，研究團隊將專注于開發軟體輕質的材料和結構，讓用于極端條件下的裝置，具有更好的智能性、通用性、操縱性和效率。還包括仿生軟體機器魚的速度、承受較大擾動的能力，以及移動能力，這些都需要進一步優化以適應實際應用。
編輯：lyn