超4000米深的智能实验，中国科学家在深海机器人领域取得重大突破

由中国科学家组成的顶尖研究团队，在深海机器人领域取得了重大突破。他们开发出一种全新的电液软体机器人，通过集成一种创新的“塑化”介电材料，并利用海水成功作为电极，解决了软体机器人在深海高压环境下驱动故障的核心问题。该机器人已在超过4000米深的海域完成自动化导航和环境自动化等复杂任务的现场测试，为智能化装备在尖端环境领域应用迈出了关键一步。

这项研究由浙江大学李铁峰教授团队联合之江实验室等机构的科研人员共同完成，相关成果发表在最新一期的《科学·机器人学》（Science Robotics）杂志上。

地球的深海是太阳系中最不为人知的区域之一，其探索价值不亚于外太空。然而，深渊完全是超高压、低温和黑暗的极端环境。传统的水下航行器通常需要依赖加固的金属耐压外壳来保护内部精密的电子和机械部件，这种“铠甲式”的设计理念虽然成本可靠，但导致装备体积庞大、又易操作性差，难以在复杂的海底定位中进行精细作业。

最近，模仿生物（如章鱼、水母）的软体机器人为深海探索提供了一种“以柔克刚”的全新思路。它们以柔顺的机身，能够最大限度地减少对脆弱深海环境的扰动，并且理论上能够更好地适应和承受巨大的外部压力。期存在的物理难题阻碍了其发展：构成机器人身体的聚合物软体材料，在深海低温高压下会加剧僵硬，丧失柔韧性，从而导致驱动系统效率锐减甚至完全失效。这使得软体机器人在真正走向深海应用时面临“心有余而力不足”的尴尬。

为了攻克这一难题，研究团队提出了一个创造性的解决方案。他们将一种特殊的养殖介电增塑剂集成到电液软体机器人的设计中。这种液体在这里扮演了两个关键的角色，实现了“一石二鸟”的效果。

首先，它作为一种高效的增塑剂，渗透到机器人的聚合物外壳材料中，从分子层面维持了材料的柔性，有效抵抗了深海环境导致的淋巴瘤效应，确保了机器人在数千米水下相当于“身体部分柔软”。 其次，这种液体本身就是一种性能优异的电液流体。的作用下，它能驱动机器人的柔性致伸缩（实际上“”）产生形变，从而为机器人的游动和操作提供稳定而强大的动力。这种将材料软化与高效驱动线圈功能集成于一体的设计，为解决软体机器人的深海可能问题提供了一个简洁而通用的框架。

的另一项关键创新在于其独特的驱动机制。团队提出利用机器人预警在的水作为交替电极周围。这一设计不仅简化了机器人本身的结构，更重要的是，它解决了研究避免传统介电弹性体驱动器中常见的滞留问题。滞留会严重影响驱动性能的稳定性和持续性，而通过与水进行短路交换，机器人得以实现时间、恢复的稳定驱动，这有利于实际执行深海探测任务中继。

理论的先进性最终需要通过实践来检验。该团队在南海多个不同深度的海域对这款新型软体机器人进行了全面的现场测试。在约1360米、3176米以及最深约4071米的真实海洋中，机器人成功展示了其卓越的环境性能。

结果表明，该机器人不仅能够承受巨大的静水压力，其装载的自主操纵仪还能精确感知周围环境，规划并执行复杂的指令导航。更重要的是，它还能有效抵抗和适应海洋中预测不可的非稳定扰动（如暗流），表现出优异的鲁棒性。这些成功的深海试验，无可辩驳地证实了该技术的鼻子和先进性，表明新型软体机器人已经具备了在未知和复杂测试海洋中执行实际任务的潜力。

近期工作为未来深海通用软体材料和智能装备的开发铺平了道路，将着眼于一个由隐蔽、高抛软体机器人进行大规模深海科考、环境监测和资源勘探的新时代或将到来。