西北工業大學研發倣生水母機器人 以更“溫柔”和靜默的方式探索深海

　　實驗室內，紅、白兩色的水母在水缸中自由移動，而旁邊的倣生水母機器人幾乎與水中環境融為一體，如果不仔細看很難察覺。

　　這款直徑僅120毫米、重量56克的微型機器人，是西北工業大學機電學院陶凱教授團隊自主研製的倣生水母機器人。機器人憑藉近乎透明的軀體和倣水母肌肉結構，精準模擬了水母利用渦環推進的靈動姿態，在水下實現高效且近乎無聲的靜默運行。

　　海水的平均密度遠高於空氣，物體在海水中移動十分困難。傳統機器人進行海底探測時，不僅耗能巨大，還會擾動起海底沉積物，干擾探測作業。“如何成為海洋中純粹的觀察者，而非干擾者？這是深海探索的難題之一。”陶凱説，“倣生水母機器人正是面向深海作業智慧化這一國家重大需求，融合倣生學與人工智慧的攻關成果。”

　　作為最古老的生物之一，水母在地球上生活了數億年，從千米深海到近海潮間區、從極地冰層到熱帶珊瑚礁，都有它們的身影，是經自然嚴選的海洋適應高手。陶凱介紹，水母身體95%以上由水構成，能實現低能耗懸浮與靜音移動，這正是深海觀測設備急需的特性。基於此，團隊開啟了以水母為原型的倣生研發之路。

　　倣生水母機器人採用極致的倣生設計：以水凝膠為電極材料，通過靜電液壓驅動結構，使機器人含水量達到90%以上，從形態到材質都高度貼近真水母。

　　“離開水體後，它的透明驅動結構更直觀。”陶凱將機器人從水缸中取出，其機身全透明，並搭載了電路板、集成微攝像頭模組以及嵌入式人工智慧處理芯片。“這些腳蹼通過收縮舒張製造水流，實現推進與懸浮，全程幾乎無聲、無明顯擾動。”陶凱解釋，這種設計讓機器人在深海中如同“隱身”，可避免對海洋生物與環境造成干擾。

　　在靜態測試中，工作人員啟動機器人的攝像模組，它迅速鎖定水缸內的靜置瓶蓋，屏幕上實時出現紅框標注與置信度數值。

　　更具挑戰的是動態測試：水缸內游動的小丑魚進入機器人視野，紅框立即鎖定並全程跟隨，即便小魚穿梭於其他魚類間也未出現跟蹤丟失。“只要目標與其他物體存在差異，機器人就能實現動態捕捉。”陶凱説，這一能力可滿足深海中對游動生物的觀測需求。

　　找到目標後，它的科研價值在哪？

　　“這款倣生水母機器人不僅是觀察者，更是數據採集者。”陶凱介紹，目前，它可搭載鹽度、深度、溫度等監測模塊，用於珊瑚礁健康觀測；在漁業養殖中，能實時監測水體環境，為養殖安全提供數據支撐。

　　“未來，它還可拓展至深海資源勘探、海洋生態調查等領域，讓科技以更‘溫柔’的方式探索藍色寶庫。”陶凱説。

　　陶凱團隊所在的“空天微納系統教育部重點實驗室”是國內較早開展微機電系統研究的單位之一，面向航空、航天、航海，致力於實現裝備的微型化、集成化、信息化，2024年入選國家級創新團隊。

　　正如團隊口號——“以自然為師，讓科技靜默前行”，這款倣生水母機器人正以向自然學習的創新思路，為人類與海洋的和諧對話搭建起新橋梁。