仿生魔鬼-自主变形仿生柔体潜航器是利用仿生蝠鲼鱼运动原理

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團隊成員在對我國首款滑撲一體自主變形仿生柔體潛航器進行測試。郭友軍/攝

據瞭解,魔鬼魚學名“蝠鱝”,是一種生活在熱帶和亞熱帶海域的底層軟骨魚類,被稱為“水下魔鬼”。蝠鱝具有流線型的扁平軀體,這種形態不僅有利於游動推進,還有利於下潛滑行,且能在移動中有效借助流體的能量實現更高效率的滑行運動。

目前,人類已經觀測到蝠鱝長達數千公里的遷徙現象。這正是對其高效率運動的證明。蝠鱝的這一特性,能夠充分滿足長航時、大範圍作業的水下推進器的仿生需求。

趙珍 中國青年報·中國青年網記者 孫海華 來源:中國青年報

近日,在該校游泳館試航的0.8米級潛航器,屬於該項目的原理驗證樣機,由鋰電池做動力,最高時速1.852公里。

別看它外表憨態可掬,可是一下水卻是另外一副樣子——一會兒扇動“翅膀”全速前行,一會兒輕擺尾部靈巧轉圈兒,一會兒又似動非動地漂浮在水面。趁你不註意,它還會一個猛子潛入水底……

前沿·速遞仿生海洋“魔鬼魚”來了我國首款滑撲一體自主變形仿生柔體潛航器誕生

利用高速相機對蝠鱝進行的活體觀測研究,西北工業大學航海學院的自主水下航行器團隊,對其滑翔與撲動產生的多模式高機動與高效率運動姿態(包括前游、倒游、偏航、俯仰、急停、翻滾等)進行分析,最終建立了蝠鱝的外形參數模型與運動參數模型,進而研製出了我國首款“滑撲一體自主變形仿生柔體潛航器”。

西北工業大學游泳館內,一條可愛的“魔鬼魚”四處游弋——它翼展0.8米,“背部”黝黑,“腹部”雪白,“頭部”又扁又寬,“尾部”又尖又扁,“翅膀”(翼狀鰭)則和身體融為一體……

據介紹,作為國家科技部重點支持的研究項目,自主變形仿生柔體潛航器是利用仿生蝠鱝魚運動原理,研製的一款柔體潛航器,它具有高推進效率、高機動性、高穩定性、低環境擾動、低噪聲,以及大負載空間、大負載能力、海底軟著陸等特點。因此,能更好地達到水下航行器的高機動和長續航能力,以期有效解決傳統潛航器存在的機動性、隱蔽性較弱,以及續航時間不足等問題。

“不久的將來,團隊將推出具備1000米下潛深度、可持續工作1個月的柔性潛航器,它在海裡將與蝠鱝別無二致。”潘光教授表示。

據項目負責人、西工大航海學院院長潘光教授介紹:目前,研究團隊正在開展三型工程樣機的研製。團隊師生在完成了水池試驗後,即奔赴雲南撫仙湖,開展該項目的湖上試驗。下一步,團隊還將為“魔鬼魚”裝上“耳朵”和“眼睛”,讓它具備環境感知能力和地形地貌觀測能力,以用於海洋環境信息的長期觀測,以及海底科考目標的定點持續觀察。

“目前,我們已經可以實現這隻仿生“魔鬼魚”的撲動、滑翔、急停、轉彎等動作,與真實魔鬼魚幾乎沒有差別。”站在岸邊遙控這條仿生魚的西工大航海學院老師曹勇告訴記者。