马里亚纳海沟，地球最深处。要进入这无人之境，人工机器若没有耐压的“铠甲”，就会被强壮的水压损坏。但是，深海生物却因其独特的构造在水压中安然无恙。若能由深海生物启示，把“生命之秘”化作“机器之力”，研发能自习惯杂乱环境的智能机器，既可助力深海探究，又能展开新式机器人与智能配备。
浙江大学航空航天学院穿插力学中心李铁风教授团队联合之江试验室，与协作单位展开跨学科穿插研讨，首先提出机电体系软—硬共融的压力习惯原理，成功研发了无需耐压外壳的仿生软体智能机器人，初次完结了在万米深海自带动力软体人工肌肉驱控和软体机器人深海自主游动。
3月4日，这项研讨效果作为封面文章刊发在世界威望学术期刊《天然》。之江试验室研讨人员李国瑞，浙江大学博士研讨生陈祥平、周方浩为论文一起榜首作者，通讯作者为浙江大学教授李铁风。该研讨获国家天然科学基金共融机器人严重研讨方案、国家重点研发方案支撑。
在10900米的海底，静水压高约110兆帕，接近于1100个大气压。用一个不太恰当的比如，相当于一吨重的小汽车全压在指尖上。曩昔，需求高强度的金属外壳（如钛合金）或压力补偿体系来维护，才干战胜深海的极高静水压。
李铁风团队研发的仿生软体机器鱼，由软体人工肌肉驱动一对翅膀状的柔性胸鳍，经过节律性扑翅完结游动。控制电路、电池等硬质器材，被融入集成在凝胶状的软体机身中，经过规划调理器材和软体的资料与结构，完结了机器人无需耐压外壳就可接受万米等级的深海静水压力。
这款仿生软体智能机器鱼，形似一条深海狮子鱼，长22cm，翼展宽度28cm，大约为一张A4纸的长宽。科研团队怎样来完结习惯超强压力而坚持结构功用完好呢？和传统的“硬扛”办法不同，团队采用了“以柔克刚”的战略。项目协作方中科院深海研讨所何舜平团队在马里亚纳海沟捕获的深海狮子鱼样本，为机器人的规划供给了仿生启示。
经过对深海狮子鱼的结构剖析不难发现，其骨骼细碎状地散布在凝胶状柔软的身体中，有助于其在高压力环境下生计与活动。团队由此遭到启示，对电子器材和软基体的结构、资料来力学规划，能够优化在高压环境下机器人体内的应力状况，从而使总体系无需外壳维护即可习惯高静水压力。“咱们的研讨方针就是以全新技能道路完结深潜器的小型化、柔性化、智能化，大幅度下降深海勘探的难度和本钱。”李铁风说。
记者在现场看到，机器鱼经过扩大状的鱼鳍，像翅膀那样摇动向前推动。要在深海中驱动，还需战胜高分子资料在高压和低温时电驱动才能衰减的问题。团队与浙江大学化学工程与生物工程学院罗威武教授课题组协作研发了能习惯深海低温、高压等极点环境的电驱动人工肌肉，在高压低温度的环境下仍然能坚持杰出电驱动功能，即便是在马里亚纳海沟的低温（0—4℃）、高压环境（110MPa）下仍旧能正常作业。这款电驱动人工肌肉也是团队研讨作业的另一个重要打破。
“翅膀”的扑动是怎样完结的呢？科研人员奇妙有利地势用了围绕在人工肌肉外的海水作为离子导电负极，由机器鱼自带动力在人工肌肉内外侧厚度方向产生电势差，让高分子薄膜产生舒张与缩短形变，推动机器鱼在水中前行。
“力学是一门陈旧而传统的学科。这项效果表现了穿插力学研讨在多学科协作中的交融与桥梁效果。”据了解，除了浙大航空航天学院与之江试验室的科研力气外，浙大机械学院、动力学院、化工学院、海洋学院和中科院深海研讨所等多个研讨团队都参与了该项目研讨。
在研发过程中，团队经过很多压力环境模拟试验来验证资料和结构的可行性，在试验环境下证明了机器鱼在深海、极地、高冲击性等恶劣及特种环境下，具有比较好的展开使用远景。
2019年12月，仿生软体机器鱼初次成功在马里亚纳海沟坐底。机器鱼随深海着陆器下潜到约10900米的海底后，在2500毫安时单节锂电池的驱动下，依照预订指令拍动翅膀，扑翼运动长达45分钟，成功完结了深海驱动。
2020年，团队战胜了新式冠状病毒肺炎疫情和极点恶劣气候影响，进行了屡次海试。在一次深海游动试验中，团队为避开超强飓风在南海上漂了多天。参与此次海试的李国瑞和陈祥平说，夜里海况条件忽然转好，他们就在清晨时刻窗口开端了严重的试验。“当看到机器鱼成功完结预订游动时，咱们悬着的心总算放了下来，数年的困难探究取得了里程碑式发展。”李国瑞说，海试让技能从试验室更快地走向有用。
《天然》杂志揭露的审稿定见显现，论文审稿人以为，该研讨会在很大程度上推动深海机器人的研讨发展。李铁风介绍，这项研讨为深海勘探作业、环境的调查和深海生物的科考供给了新的解决方案，有望大幅度的进步深海智能配备和机器人的使用才能，让柔性智能设备从惯例环境走向深海作业等多样使命与杂乱场景，迈出了坚实的一步。
