“南海上的紫外线特别强,做了些防护,半天时间还是晒脱皮了。”范迪夏挽起袖管,露出上臂泾渭分明的黑白分界线。
这位来自西湖大学的青年科学家,带着一支90后、00后团队,最近完成了自主研发的仿生潜水器“西谷Ⅱ号”的深海首秀,实现深海机器人领域从“可达”到“可动”的技术跨越。
这条外形酷似蝠鲼(俗称魔鬼鱼)的“大鱼”,成功下潜至2000米深的海底,在漆黑一片的环境中灵活游动。它还释放了一条机器“小鱼”协同作业,抓回一只通体赤红的深海虾。
西湖大学 游出一条人造“蝠鲼鱼”
从南海归来的“西谷Ⅱ号”,此刻正静静停泊在西湖大学工学院的庭院里,与它的前辈“西谷I号”相隔仅数米。它身长3米、宽3米,高1.5米,通体橙色。“西谷”,取自西湖大学云谷校区,又暗合Sea Guru(海洋大师)的寓意。
与传统的螺旋桨驱动潜水器不同,“西谷”系列潜水器形似魔鬼鱼。这种仿生构造提升水下机动性的同时,还减少了人类对海底生态的干扰——与传统潜水器相比,鱼形潜水器的外形、噪声和水流扰动都更接近真实海洋生物。
2月25日,“嘉庚号”科考船载着“西谷Ⅱ号”和一系列装备启航。
海试是一项系统化工程,需要天时地利人和,适宜的天气至关重要。3月4日,南海某海域,正午的甲板上气温直逼38℃,到了夜间却骤降,一场与时间的赛跑就此展开:船的一侧月朗星稀,另一侧已是风起云涌,他们要赶在风暴来临前完成任务。
控制室内,范迪夏和团队成员紧盯着两台笔记本电脑,屏幕上跳动的数字让所有人的心提到了嗓子眼,“1800米、1900米、2000米!”
在下放海底后的3个小时里,“西谷Ⅱ号”开始执行一系列近底复杂运动与作业,原地转弯、瞬间制动、激流中保持平衡、自动生成最优航行轨迹……
“子母鱼布放系统”是此次海试颇为重要的新增功能,它允许潜水器携带并释放机器“小鱼”,去执行更灵活的任务和数据采集。
“鱼肚子”(即插即用的拓展坞空间)里还可以携带深海机械臂、射流机器人、仿生章鱼吸盘等附件。其中,小型斯特林发电机在1100米深处成功发电,点亮了一颗“中国星”。
当所有既定任务都顺利完成的那一刻,团队里的00后新手突然红了眼眶……
海底的具身智能
时间回溯到3年前。
2022年,西湖大学深海技术讲席教授崔维成团队与范迪夏团队合作,启动“西谷I号”项目。目标很直接:先让一个“铁坨坨”潜到2000米,证明结构的可靠性。
崔维成作为经略深海“国之重器”——“蛟龙号”载人潜水器的第一副总设计师,是范迪夏科研生涯的重要引路人。“崔老师是我本科导师付世晓(上海交大特聘教授)的导师,是我十分敬重的学术前辈。”
2023年4月23日,“西谷I号”初征告捷,达成世界范围内仿生结构驱动潜水器在2000米深度的首次成功实验。
半年后,“西谷Ⅱ号”立项,核心词从“可达”变成“可动”。团队要让它像鱼一样翻转、急停,甚至能在激流中静止。
如果说“西谷I号”的研发团队是“老带少”,那么这次是年轻人挑大梁。90后和00后组成的8人团队中,年龄最小的博士生出生于2001年,刚从哈工大直博到西湖大学。“一半人没出过海,吐得昏天黑地。”范迪夏笑着回忆。
“西谷I号”采用的是一对像翅膀一样展开、刚柔并济的模块化胸鳍,而“西谷Ⅱ号”的核心创新在于“波浪式机翼”,模仿鱼类摆尾运动,推力更强,且几乎不产生噪声和扰动。
在范迪夏看来,从广义上说,“西谷”系列也属于具身智能机器人范畴——拥有实体形态,能够与环境进行交互。“它的独特之处在于专为水下作业设计,可自主或遥控完成科研勘探、环境监测、应急救援等多样化任务。”