马里亚纳海沟，地球的最深处。要踏足这片无人区，人造机器在没有耐压“盔甲”的情况下会被强大的水压摧毁然而，生活在深海的生物却因为其奇特的结构而在这里安然无恙。如果能从深海生物中得到启发，将“生命的秘密”转化为“机器的力量”，开发出能适应复杂环境的智能机器，不仅有助于深海探索，还能开发出新的模式。机器人和智能设备。
柔软的机器鱼在高静水压下游泳。
浙江大学航空航天学院交叉力学中心李铁峰教授团队与之江实验室一起，与合作单位开展交叉学科研究，率先提出机电系统软硬一体化的压力适应原理，成功开发出无耐压外壳的仿生软件智能。机器人首次实现了万米深海自主能源软件、人工肌肉控制、软件。机器人深海自主游泳。这个适应环境的仿生软件机器人并将为深海探测、科学研究、环境监测和资源勘探提供解决方案，为复杂环境和任务提供解决方案。机器人和智能系统设计。
这一研究成果于3月4日作为封面文章发表在国际顶级期刊《自然》上。之江实验室的研究员李国瑞说，浙江博士研究生和周是该论文的第一合著者，通讯作者为。浙江该大学的李铁峰教授。
李铁峰教授与论文主要作者、、周、进行了讨论。机器人设计
灵感来自深海狮子鱼，适应110 MPa静水压力。
生物学研究发现，在马里亚纳海沟6000米到11000米之间的深度区域，仍然生活着数百种生物，狮子鱼就是其中之一。
海底的压力是多少？李铁峰说，在10900米的海底，静水压力大约是110兆帕，接近1100个大气压。打个不太恰当的比方，相当于一辆一吨重的汽车全压在指尖上。以前需要高强度金属外壳(如钛合金)或压力补偿系统保护，以克服深海极高的静水压力。
李铁峰团队研发的仿生软机器鱼由一对翼状柔性胸鳍通过柔软的人工肌肉驱动，通过有节奏的拍动来游动。控制电路、电池等硬设备集成在凝胶状的软体中；通过对调节装置的材料、结构和软件的设计，实现了这一目的。机器人没有耐压外壳，可以承受1万米的深海静水压力。
仿生狮子鱼深海软体机器人
记者在现场看到，这条仿生软件智能机器鱼外形酷似深海狮子鱼，长22cm，翼展宽28cm，约为一张A4纸的长宽。科研团队如何适应超级压力，保持结构和功能完整？与传统的“硬扛”方式不同，团队采取了“刚柔并济”的策略。中国科学院深海研究所何顺平团队在马里亚纳海沟捕获的深海狮子鱼样本也是机器人该设计提供了仿生灵感。
通过对深海狮子鱼的结构分析，研究小组发现深海狮子鱼的骨骼精细地分布在凝胶状的软体中，这有助于其在高压环境下的生存和活动。
受此启发，团队对电子器件和软性衬底的结构和材料进行了机械设计，可以优化高压环境。机器人体内使得整个系统无需外壳保护就能适应高静水压。“我们的研究目标是以新的技术路线实现潜水器的小型化、柔性化和智能化，大幅降低深海探测的难度和成本。”李铁峰说。
突破极限，“软肌肉——智慧驱动”
如何制作软件机器人智能驱动，这是李铁峰团队长期以来攻关的一个重要方向。
记者在现场看到，机器鱼通过加大的鱼鳍像翅膀一样向前移动。为了在深海中驱动，需要克服高分子材料在高压低温下电驱动能力衰减的问题。团队和浙江该大学化学工程与生物工程学院罗教授研究组合作开发了一种电驱动人工肌肉，能够适应深海低温高压等极端环境，即使在马里亚纳海沟低温(0~4℃)和高压(110MPa)环境下，仍能保持良好的电驱动性能。这种电动人工肌肉是该团队研究工作的又一重要突破。
驾驶模拟
那么“翅膀”的拍打是如何实现的呢？研究人员巧妙地利用人工肌肉周围的海水作为离子导电负极，机器鱼在人工肌肉内外的厚度方向产生电位差，使高分子膜松弛收缩，从而使“翅膀”上下拍动，推动机器鱼在水中前进。
“力学是一门古老而传统的学科。这一成果体现了跨学科力学研究在多学科合作中的整合和桥梁作用。我非常感谢具有不同学术背景和技术专长的成员的合作。协作。据了解，除了浙江大学航空航天学院和之江实验室的科研力量外，包括浙江大学机械工程学院、能源学院、化学工程学院、海洋学院、中科院深海研究所在内的多个研究团队都参与了这一项目的研究。
探索永无止境，鱼儿飞进深渊。
在研制过程中，团队通过大量的压力环境模拟实验，验证了材料和结构的可行性，并在实验环境中得到验证。机器人在深海、极地、高冲击等恶劣特殊环境下具有良好的开发应用前景。但团队还是想用野外海洋试验来验证整个系统和技术的高可靠性。
2019年12月，仿生软机器鱼首次成功坐在马里亚纳海沟底部。机器鱼随深海着陆器下潜到约10900米的海底后，由2500毫安时的单节锂电池驱动，按照预定指令拍动翅膀，拍动动作持续了45分钟，成功实现了电驱动柔性机器鱼的深海驱动。
马里亚纳海沟10900米深海驾驶测试
科学探索永无止境。2020年，该团队克服了新冠肺炎疫情和极端天气的影响，进行了多次海试。在一次深海游泳实验中，团队为了躲避一场超强台风，在南海漂流多日。参加海试的李国瑞和陈向平说，夜里海况突然好转，他们在凌晨开始了紧张的实验。“凌晨三点，我们在主控室，等待机器鱼在海底启动。看到预定的游泳顺利完成，悬着的心终于放下了，几年的艰难探索取得了里程碑式的进展。”李国瑞说，海上试验使这项技术更快地从实验室走向实际应用。
马里亚纳海沟10900米深海驾驶测试
论文的审稿人认为，这项工作将极大地促进深海。机器人的研究进展。李铁峰介绍，这项研究为深海探测、环境观测和深海生物科学研究提供了新的解决方案，有望极大提高深海智能装备和机器人的应用能力，使柔性智能装备从常规环境走向深海作业等各种任务和复杂场景，又迈出了坚实的一步。