李铁风 _深海_浙江龙网

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中国“机器鱼”登上《自然》封面，为何能够下游数万米？：

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人类对深海所知甚少，特别是海平面6000米以下的“超深渊带”几乎一无所知，阻碍探索的最大障碍，就是海底强大的压力。“在10900米的海底，静水压高约110兆帕，相当于100个大气压。”李铁风形象地比喻说，这相当于一吨重的小汽车全压在指尖上。传统深海探测设备，甚至需要钛合金这样的高强度金属外壳，或者压力补偿系统来保护，造价昂贵，行动也不够灵活。“但即使在马里亚纳海沟深处，依然有数百个物种，它们应对极高静水压的方式，是不是可以给我们启示？”
钝口拟狮子鱼，成为李铁风团队的灵感来源，这种巴掌大、半透明的柔软鱼类，甚至能在海面下7000多米生活。“我们获得了狮子鱼的标本，给它做了CT，发现这种鱼的骨骼，细碎地分布在凝胶状柔软的身体中，这个身体构造给了我们很大的启发。”李铁风表示。2018年5月，浙江大学交叉力学中心李铁风教授团队和之江实验室智能机器人研究中心正式启动了以狮子鱼为原型的仿生深海软体机器人研究。
中国“机器鱼”长22厘米，翼展宽度28厘米，就像狮子鱼一样，控制电路、电池等硬质器件不像传统探测设备一样集成封装，而是将它们以软凝胶隔开。“通过设计调节器件和软体的材料与结构，优化在高压环境下机器人体内的应力状态，这样’机器鱼‘不再需要外壳保护，即可承受万米级别的深海静水压力。对比传统的‘铠甲式’抗高压深潜装备，这条设计路线，有可能大幅度降低深海探测的难度和成本。”
“当然首先希望技术能够从实验室更快走向使用，通过对其能源、驱动、感知一体化系统进一步优化，让柔性智能设备直接服务于深海探测作业、环境的观察和深海生物的科考，并实现深海通讯、深海检测等功能。一方面是降低成本，另外一方面软体机器人也有更好的环境适应能力，比如可以更容易、安全地通过狭窄区域。”
而从广义的应用来看，“机器鱼”代表着“刚柔相济”的设计思路和策略，它还有望带来更多创新发展。“比如智能可穿戴设备，人体需要贴合的好，也要应对运动带来的冲击，‘刚柔相济’同样能保护设备中脆弱的芯片。再比如生物医疗设备，它未来应用的环境是人体内部，直接作用于细胞，但硅基的电子器件对生物体并不友好，采取类似‘机器鱼’的融合包裹方法，和人体的接触，就可以达到更高的亲和力。”
国产软体机器鱼打卡万米深海，是如何在水中动起来的？：

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浙江大学航空航天学院教授李铁风介绍，机器鱼以海水为低压端电极，体内的电源在人工肌肉内外两侧形成电势差，薄薄的鳍因此舒张、收缩形变。依靠预设好的程序，机器鱼就能悠然展开双鳍，在深海中行进游动。
李铁风介绍，狮子鱼的头部骨骼分散地嵌在软组织内，而仿生机器鱼一大设计亮点就是模仿狮子鱼分散的头部骨骼结构。而为了更接近狮子鱼的软组织质地，研究团队选择用硅胶打造机器鱼的骨架。这种透明的凝胶状材料密度接近水，质地软、韧性高，能将电池、控制电路等硬质器件“温柔”地包裹住。
“我们将功能性电子电路最大程度地分散在软硅胶中，通过参数调节和结构设计，实现机器鱼内部的应力水平平衡。”李国瑞解释说，尽可能分散排布元器件，能够减少它们彼此间的剪切应力。
如此一来，机器鱼即便没有刚性外壳保护，也能适应极高的静水压力。告别了沉重的金属壳，机器鱼身姿更轻盈，机动性也有所改善。如今人们见到的机器鱼成品长22厘米、翼展宽度28厘米，重量仅150克，接近2~3枚鸡蛋。
扩展资料：
机器鱼的研究成本与传统深海机器人相比更低
“这项工作会在很大程度上推进深海机器人的研究进步。”论文审稿人如是评价。因为创新性的设计理念、自主研发的特殊材料，机器鱼的成本也变得更低廉。
告别了传统设计思路，机器鱼不再需要用昂贵的钛合金做耐压壳，仅这一项便可省去不少成本。李国瑞告诉《中国科学报》，与传统深海机器人相比，新论文展示的机器鱼成本小得多，单台成本可控制在万元以内。