在西安研制成功的仿生蝠鲼潜航器，为什么可以实现自主变形？
通过仿生源自蝠鲼
据介绍，真正魔鬼鱼的学名叫蝠鲼，是一种生活在热带和亚热带海域底层的软骨鱼类，被称为“水下魔鬼”。它具有流线型的扁平躯体，这种形态不仅有利于游动推进，还有利于下潜滑行，且在运动时，能有效借助流体的能量实现更高效率的滑行运动。人类已经观测到蝠鲼长达数千公里的迁徙现象，其运动高效率让人惊叹。蝠鲼这一特性，充分满足长航时、大范围作业的水下推进器的仿生需求。
西工大航海学院的自主水下航行器团队利用高速相机对蝠鲼进行活体观测研究，对其滑翔与扑动产生的多模式高机动与高效率运动姿态（前游、倒游、偏航、俯仰、急停、翻滚等）进行分析，最终建立了蝠鲼的外形参数模型与运动参数模型，进而研制出了我国首款滑扑一体自主变形仿生柔体潜航器。
作为国家科技部重点支持的研究项目，利用仿生蝠鲼运动原理而研制的柔体潜航器，具有高推进效率、高机动性、高稳定性、低环境扰动、低噪声，以及大负载空间、大负载能力、海底软着陆等特点。因此，它能更好地达到水下航行器的高机动和长续航能力，有效解决传统潜航器存在的机动性、隐蔽性较弱，以及续航时间不足等问题。
“魔鬼鱼”未来可下潜千米
持续工作一个月
近日，在西工大游泳馆试航的0.8米级潜航器，属于该项目的原理验证样机，由锂电池做动力，最高时速1海里/小时，即1.852公里/小时。该项目负责人、西工大航海学院院长潘光教授介绍，研究团队正在开展三型工程样机的研制。其中，一型样机翼展2米、120公斤，采用刚性机翼，主要验证滑翔能力；二型样机翼展3米、450公斤，机翼尖端部分为柔性，主要验证滑翔为主、扑动为辅的能力；三型样机翼展2米、120公斤，机翼全柔性，主要验证接近蝠鲼的生物性滑扑一体推进能力。
据介绍，他们即将奔赴云南的抚仙湖，开展该项目的湖上试验。下一步，团队还将为“魔鬼鱼”装上“耳朵”和“眼睛”，让它具备环境感知能力和地形地貌观测能力，以期用于海洋环境信息长期观测和海底科考目标定点持续观察。潘光教授介绍，不久的将来，团队将推出具备1000米下潜深度、可持续工作1个月的柔性潜航器，它在海里将与蝠鲼别无二致。
深海深潜器谱 2001-2020
深海科技的璀璨篇章
自2001年以来，中国深海探索领域的成就犹如一部科技壮丽诗篇，载人潜水器（HOV）作为科技实力的象征，引领着这场深海冒险。比如国产化的“深海勇士”，潜入4500米深海，展示出自主研发的非凡力量；“蛟龙”以7062米的深度，见证了我国深海自主研发的突破；而“奋斗者”更是以万米深潜的纪录，刷新了人类对海洋深度的认知。
遥控无人潜水器（ROV）同样扮演着重要角色，如“海龙”系列，其中“海龙2号”深入3.8米的深海进行细致调查，而“海马号”则以4500米的深度，证明了国产化的实力。自主水下潜水器（AUV）如“水下直升机”，凭借人工智能和尖端技术，承担起军事侦察和海洋科研的重任。
浙江大学等高校和研究机构的创新成果也不容忽视。2021年，“念”号自主无人潜水器成功下潜1000米，开启新的深海探索领域。同年，自主变形仿生柔性潜水器更是完成了1025米的深海试验，创全球先例。潜龙系列的“一”“二”号，分别于2013和2016年诞生，专为深海资源勘查而设计。
挑战极限的探险家
2021年，“悟空”号潜深达到7709米，展现了中国深潜器的卓越性能。而“海斗”号和“海斗一号”在2016年的万米下潜壮举，尤其是“海斗一号”的纪录刷新，标志着中国在深海探索领域的领先地位。水下滑翔机如海翼系列，如海翼1000、海燕1500和海翼7000，以其深度和性能各异的特性，为海洋观测提供多样化的视角。
突破与创新
2020年，深海着陆器（BL）系统试验取得突破，完成多项关键指标，如“鹿岭号”挑战3252米深海，而“沧海”号更是全球独家的深海着陆器，配备4K超高清拍摄和实时直播功能，让探索不再受限于视觉。辅助设备如“凌云号”则提供全方位照明，为深海探索增添更多可能。
国际合作与应用
国内外在水下装备的研发上齐头并进，军民两用技术日益发展。让我们一同关注国内的典型装备，如北极ARV在2021年实现100米的最大潜深，以及“思源”号的8072米深度挑战，展现出科技的融合与创新。
脊椎动物的“深潜之王”，启发科学家造出深潜超万米的软体机器人
6月2日， 央视 财经 频道报道了我国浙江大学、之江实验室的科研团队制造的软体机器人在马里亚纳海沟进行万米级深潜的事情。还在2019年底的时候，浙江大学航空航天学院的李铁风教授带领团队在马里亚纳海域对一外型酷似海鱼的仿生软体机器人进行了深海潜游测试。
这是软体机器人全球首次进行深海探测，其每秒自驱动一次，软体机器人像一只鲾鲼鱼一样在水中不断流动着，最深下潜深度为海平面以下10900米，这和我国下潜最深的奋进号深海潜航器下潜的深度（海平面以下10909米）差不多。
而已知马里亚纳海沟的最深处为11034米（挑战深渊最深处），所以软体机器人和奋进号深海潜航器下降的深旁厅度距离马里亚纳海沟的最深处也不过才100多米，基本就是世界海洋的最深处了。
奋进号深海潜航器有着厚厚的钛合金外壳，能够承受极大的压力，所以虽然马里亚纳海沟1万多米深的水中的水压非常大，表面每平方米承受的压力就是10900吨左右，但是独特的设计和钛合金外壳保证了它安然无恙。但是软体机器人就不一样了，它的表层并没有如此坚实的外壳，为什么也能承受一样的压力呢？
这就不得不说这种软体机器人的独特设计了。而李铁风教授则声称他们的设计灵感来自于狮子鱼，是受狮子鱼细碎骨骼的特点和结构的启发，对软体机器人形状进行了整体设计，这种软体机器人的设计和狮子鱼又有什么关系呢？
狮子鱼被认为是海洋中能够下潜的最深的有脊椎的鱼类，深海探测器在7700米和8100米左右的深度都发现过它们的身影，号称海洋脊椎动物中的“深潜之王”。
这种鱼为什么能下潜的那么深呢？李铁风团队将狮子鱼全身做了一个CT扫描，发现狮子鱼的骨骼特点和结构跟普通鱼类很不相同数迹，它的全身骨骼非常细碎，几乎没有腔室结构，就连颅骨都退化到几乎没有了，这使得它的骨骼不必再随着上浮和下沉承受内外压力差的变化，而且它的骨骼和其他鱼类不一样，有科学家发现深海狮子鱼中一个与骨骼钙化相关的基因——骨钙蛋白被截短了，而这种蛋白正是调控骨骼钙化和发育用的，能使它的骨骼变得非常薄，而且具有弯曲能力。同时科学家还发现，狮子鱼等深海鱼类的不饱和脂肪酸合成的相关基因出现了扩张现象，使得它们在高压和低温环境下仍然能够保证细胞膜流动性。总之，其躯体特征已经使狮子鱼适应了深海的极端压力。
李铁风团队因此对软体机器人进行了独特的设计，它们把软体机器人所需要的电子元器件和电路板等化整为零，放置在软体机器人的不同位置上，并且考虑到放置的角度和方向，以求分散电子元器件所受的压力，并使机器人均衡受力，而表面和内部也使用了柔软的硅胶，其在不同水深位置给形变、韧性等并不大，所以能够适应1万多米深的深海压强。
这种无人软体机器人被认为在未来有着广阔的应用前景，因为它可以在地球海洋的全海域中畅通无阻！可以像鱼一样在珊瑚礁或水下洞穴中安全航行，因此被认为在海洋探测和海底采矿等领域运毕隐都能发挥较大作用。
参考资料：
央视 财经 官方账号6月2日文章《世界首次！中国软体机器人突破万米级深潜，软体机器人来了》
科学家从䲟鱼获得灵感 研发出附着力更强的吸盘
据外媒报道，䲟鱼是茄激键一种神奇的鱼类，其经常通过头部的强力吸盘状结构吸附铅余船底或其它大鱼远游和索食。受此启发， 近日新泽西理工学院（NJIT）的研究人员设计了一种吸盘，其附着力比䲟鱼的吸盘更强。
䲟鱼的吸盘有着复杂的结构。它们被一个“环”环绕，形成一个紧密的密封，里面则包含一排称为鳍瓣的脊状物，内衬有称为小刺的尖尖的组织。这种结构产生的摩擦力将鱼牢牢地固定在其宿主上。
来自新泽西理工学院和阿克伦大学的研究人员开始用新型吸盘模仿这种自然奇观。通过观察鱼的进化 历史 ，研究小组注意到现代䲟鱼比他们的祖先有更多的鳍瓣。所以他们把这个想法付诸实践。
研究人员3D打印了各种版本的吸盘，具有不同数量的“鳍瓣”。然后在水下测试这些吸盘。这些表面的光滑度也有所不同 。研究人员发现，“鳍瓣”越多，吸盘的粘合能力越强。该团队在9到12之间找到了一个最佳位置 - 例如，后者在50秒内能够承受27牛顿的颤巧力。这使得它比普通䲟鱼的吸盘吸附在鲨鱼上时强三倍。吸盘本身仅重45克（1.6盎司）。
该团队发现，少于六片“鳍瓣”的吸盘根本无法粘合。有趣的是，这正是在3200万年前的䲟鱼祖先化石上发现的数量。
“䲟鱼的粘合机制背后的优点在于生物组织固有地完成了大部分工作，”该研究的首席研究员Brooke Flammang说道。“这项研究最重要的方面是我们的机器人吸盘完全依赖于驱动重塑中粘合机制的基础物理学，使我们能够确定生物学相关的性能，并深入了解䲟鱼吸盘的演变。以前的设计需要人工操作员来控制系统，这是不可能实现的。“
该研究发表在《Bioinspiration and Biomimetics》期刊上。
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