仿生蝠鲼有望助力海底科考持续观测2019-08-13来源 : 信息快讯网
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仿生蝠鲼有望助力海底科考持续观测-信息快讯网

▲形似“魔鬼鱼”的我国首款滑扑一提自主变形仿生幼体潜航器。

我国在高性能仿生智能水下航行器的研制方面又有新突破。记者今天从西北工业大学获悉,该校航海学院自主水下航行器团队研制的我国第一款滑扑一体自主变形仿生柔体潜航器,近日在西安成功完成首次试航,即将奔赴云南抚仙湖,开展湖上试验。

蝠鲼是一种生活在热带和亚热带海域底层的软骨鱼类,被称为“水下魔鬼”。蝠鲼具有流线型的扁平躯体,这种形态不仅有利于游动推进,还有利于下潜滑行,且在运动流场时,能有效借助流体的能量实现更高效率的滑行运动。蝠鲼的这一特性,充分满足长航时、大范围作业的水下推进器的仿生需求。

西北工业大学自主水下航行器团队利用高速相机对蝠鲼进行活体观测研究,对其滑翔与扑动产生的多模式高机动与高效率运动姿态(前游、倒游、偏航、俯仰、急停、翻滚等)进行分析,最终建立了蝠鲼的外形参数模型与运动参数模型,进而研制出了我国首款滑扑一体自主变形仿生柔体潜航器。

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▲仿生“魔鬼鱼”下水。

近日,在西北工业大学友谊校区游泳馆,一个外表酷似“魔鬼鱼”的仿生柔体潜航器在水下显露着绝技。它一会儿扇动“翅膀”全速前行,一会儿轻摆尾部灵巧地转圈儿,一会儿似动非动地漂浮在水面,一会儿又一个猛子潜入水底……站在岸边遥控这条“魔鬼鱼”的西工大航海学院教师曹勇告诉记者:“目前,我们已经可以实现这只仿生‘魔鬼鱼’的扑动、滑翔、急停、转弯等动作,与真‘魔鬼鱼’几乎没有差别。”

这是该款仿生柔体潜航器的原理验证样机,它的翼展0.8米,“背部”黝黑,“腹部”雪白,“头部”又扁又宽,“尾部”又尖又扁,“翅膀”(翼状鳍)则和身体融为一体。乍一看,你也许会被它憨态可掬的萌萌哒外表迷惑,可是当它一下水,就是另一副样子了。它以锂电池做动力,最高时速1节(1海里/小时,即1.852公里/小时)。

据了解,作为国家科技部重点支持的研究项目,自主变形仿生柔体潜航器以蝠鲼为仿生原型,采用交替性滑翔与扑动的滑扑一体推进模式。利用仿生蝠鲼鱼运动原理研制的这种柔体潜航器,具有高推进效率、高机动性、高稳定性、低环境扰动、低噪声,以及大负载空间、大负载能力、海底软着陆等特点,因此能更好地达到水下航行器的高机动能力和长续航能力,以期有效解决现阶段传统潜航器存在的机动性、隐蔽性较弱,以及续航时间不足等问题。

据项目负责人、西北工业大学航海学院院长潘光教授介绍,目前,研究团队正在开展三型工程样机的研制。其中,I型样机翼展2米,重120公斤,采用刚性机翼,主要验证滑翔能力;II型样机翼展3米,重450公斤,机翼尖端部分为柔性,主要验证滑翔为主、扑动为辅的能力;III型样机翼展2米,重120公斤,机翼全柔性,主要验证接近蝠鲼的生物性滑扑一体推进能力。

研究团队下一步还将为“魔鬼鱼”装上“耳朵”和“眼睛”,让它具备环境感知能力和地形地貌观测能力,以期用于海洋环境信息长期观测和海底科考目标定点持续观察。潘光说,不久的将来,他们将推出具备1000米下潜深度、可持续工作1个月的柔性潜航器。“它在海里将与蝠鲼别无二致。”

作者:韩宏 赵珍

图片:郭友军

编辑:陈晨

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