我国研制首台敏捷型水下机器人“海龟”，突破深海近底观测技术瓶颈

近日，在南海，一台直径约70厘米的水下机器人潜入水中。它紧贴海底，距珊瑚礁盘仅几厘米，轻巧游动，四周沉积物只泛起细微涟漪。当鱼群掠过时，它能灵巧扭动并穿过缝隙。

这是哈尔滨工程大学船舶与工程学院王刚教授团队研发的敏捷型水下机器人“海龟”。它实现了近海底环境观测的厘米级突破，克服了传统水下机器人“笨拙”“僵硬”的局限，提升了水下探测的精准度，保证了机器人的工作效率和环保属性。

在一次学术会议上，有研究者提出，深海探测中沉积物扰动会导致机器人作业延迟的问题。那次学术会议后，王刚团队将研究视角转向海洋生物，通过对数十种海底动物的细致观察，最终从海龟的推进方式中获得灵感。“海龟通过倾斜拍动前肢实现推进，这种方式既能降低水体扰动，又能保持高效推进。”团队成员刘开鑫说。

在随后的半年多时间里，团队历经多次失败，最终推导出机器人低扰动航行性能与推进器布局以及机器人外形参数之间的数学公式。

对比试验中，传统水下机器人靠近海底时会激起高达半米的泥沙云，而“海龟”机器人凭借其精准布局的推进器，几乎在航行时不泛起涟漪，沉积物干扰降低了90%。

海底环境复杂多变，地形凹凸不平，障碍物遍布。怎样让机器人持续贴近海底、近距离运动，并在崎岖区域灵活穿行？这一难题曾长期困扰研究团队。

团队成员提出，将机器人的姿态信息融入算法。这一改变或许能让机器人像章鱼触手般灵活，实现360度自由调整姿态。

经过半年技术攻关，团队成功在跟踪算法中引入姿态约束算法，将航行器姿态与环境碰撞关系深度融合，从而提高了机器人的敏捷性。

那么，这款敏捷型机器人究竟有多灵活？

在实海测试中，科研人员在海底设置了一个宽度1米、高度0.8米的异形框架，让悬挂绳索的“海龟”机器人在这一框架上完成打结任务。这对于宽度0.93米的“海龟”来说，是一项极限挑战。然而，“海龟”机器人仅用3分钟便流畅完成了全部动作。

行业专家对这款“国际首台敏捷型”水下机器人给予了高度评价。“海龟”机器人360度的灵活运动，成功突破了水下航行器在海底复杂地形全域机动的技术瓶颈。专家认为，“海龟”机器人不仅能用于观测珊瑚，还能在水下捕捞、搜救等方面发挥重要作用。

来源：民生周刊杂志社人民名品

引自人民网、科技日报

副总编辑：马剑

编审：郭梁、赵慧

编辑：王天资