近几年来，海底 AI 革命的火热爆发促使海内外出现各式各样的水下仿生机器人，它们在海洋世界里各显神通。
著名纪录片《动物世界》曾拍摄到一种海洋生物──被称为“吸盘鱼”的䲟鱼，凭著嘴部吸盘可吸附在鲸类、鲨鱼和海龟腹部，即使宿主快速游动，䲟鱼还是能牢牢附着而不脱落。
观看纪录片之际，并没有想到这居然会成为今天䲟鱼仿生机器人的模板。据了解，近日，由北京航空航天大学、哈佛大学和波士顿大学联合启动一项科研计划，利用 3D 打印技术制作䲟鱼仿生机器人，来帮助研究海洋生物。最近一期《科学‧机器人学》（Science Robotics）杂志报导了相关研究成果。
目前，水下机器人的研发有个难题──很难在水里完成自主抓取的任务。以䲟鱼为模板的水下仿生机器人，为解决这个难题打开了新的思路，因为透过顺势吸附完成抓取。
䲟鱼仿生机器人的构造
这款水下机器人具备䲟鱼与吸盘两部分，研究团队利用 3D 打印和激光切割技术设计出这款仿生机器人。其中，最精巧复杂的部分就是鱼头部位的吸盘。鱼头吸盘由 3 部分组成：
吸盘外周的唇圈，由柔性肌原纤维组成，主要产生负压；
吸盘内部的硬质鳍片结构，外表包裹厚度约 500 微米的软组织，可由肌肉驱动产生法向微动；
鳍片上的锥状小刺结构，底部直径约 200 微米，顶端为 1~5 微米。内部有 2,000 个微型小刺，按照附着面凹或凸，进而让吸盘吸附在各种海洋生物的体表。
据了解，课题组和哈佛大学 Robert Wood 实验室一起闯关，借助高精度激光加工技术，加工出尺度、形状都和真实䲟鱼结构高度近似的硬质小刺，并嵌入复合材料的样机鳍片。
除此之外，为了让䲟鱼仿生机器人在水里动起来，课题组还制作了轻量化、防水的纤维增强软件直线驱动器，达到䲟鱼吸盘内部鳍片微动，幅度约为 150 微米。
（Source：Science Robotics）
课题组做出的仿生䲟鱼软件吸盘机器人样机，能在光滑表面产生相当自重约 340 倍、粗糙表面自重约 100 倍的吸附力。
䲟鱼仿生机器人研发成功之前，文力教授曾经带领团队研发“软件章鱼触手机器人”。今年 3 月，北航 ITR 软件机器人实验室与国际著名机器人与自动化公司 FESTO 合作研制发表“软件章鱼触手机器人”，并在汉诺威工业展获得德国总理梅克尔的青睐。这种机器人能为不同形状、大小的物体完成安全无损和有力的抓取，突破了刚性机器人的部分先天缺陷。
水下仿生机器人应用前景广阔
主导研发这项仿生机器人的文力教授表示，“这种‘搭便车’行为最大的优点，就是能有效减少运动消耗的能量。”
“透过将仿生样机整合到水下机器人，达到类似鱼的游动－吸附－脱离。这项研究工作不但从生物力学角度揭示鱼的吸附机制，同时为未来的低功耗水下仿生软件机器人、水下吸附装置提供新思考。”文力教授说，基于生物体机制，这种机器人虽然吸附力可观，却不会破坏吸附表面。此项应用在军民领域都有良好前景，如国防科技、水下救援、海洋生态检测等方面，可发挥重要作用。
水下仿生机器人，仿佛是人类探索未知海洋领域的另一双手臂。由于水下机器人的工作区是在水中，所以市面产品也基本都采仿生技术设计。据了解，水下机器人由于具高效的推进性能、良好的隐身性能以及操纵性能，有广阔的应用前景。
民用方面，能应用于海洋环境研究、海洋资源探测及开发、海洋援潜救生等，也可以当成电子宠物或智慧玩具进入一般家庭。
军用方面，可用于战时侦察、收集情报、潜艇战与反潜战，同时也可以做为高性能的智慧化武器或武器平台，直接用于袭击和破坏敌军港口、水下侦察系统、舰船、海上运输线等。
除此之外，水下仿生机器人也是一种新兴的水下运载器，为机械、电子、材料、能源等硬件的研制及单关节机器鱼控制算法、多关节机器鱼协调控制等软件的开发提供全新平台。
（本文由 雷锋网 授权转载；首图来源：Flickr/Elias Levy CC BY 2.0）
