本項目針對海洋資源開發(fā)與生態(tài)保護領(lǐng)域?qū)Ω哌m應性水下探測裝備的迫切需求，聚焦傳統(tǒng)人工探測及剛性水下機器人在復雜海洋環(huán)境中面臨的技術(shù)瓶頸。針對傳統(tǒng)作業(yè)方式存在人員風險高、作業(yè)效率低，以及剛性機器人運動模式單一、環(huán)境適應性不足等核心問題，本研究創(chuàng)新性地提出一種具有多模態(tài)運動能力的仿生軟體水下機器人系統(tǒng)。通過融合柔性智能材料與仿生學原理，構(gòu)建可自主實現(xiàn)自由沉浮、三維巡游及表面越障的智能作業(yè)平臺，為深海科考、海底資源勘探及海洋生態(tài)監(jiān)測提供新的可能技術(shù)解決方案。

本項目以復雜水下環(huán)境偵察任務需求為牽引，著力構(gòu)建具備多模態(tài)運動能力的水下軟體機器人技術(shù)體系。主要研究內(nèi)容包括：(1)基于仿生柔性驅(qū)動原理，研制集成水下游弋推進、目標表面吸附及爬行等多模態(tài)運動功能的軟體機器人本體，通過拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化與智能驅(qū)動控制算法開發(fā)，實現(xiàn)其在海洋環(huán)境中的動態(tài)適應能力；(2)研究自適應吸附實現(xiàn)方法，重點研究吸盤表面仿生拓撲設計、硅膠復合材料的澆注成型工藝及多物理場耦合吸附動力學表征方法，探索多模態(tài)下的吸附問題解決方案；(3)開展多模態(tài)運動協(xié)同控制研究，通過數(shù)值仿真與試驗相結(jié)合的方式，評估機器人對水下目標的抵近偵察性能。

本項目研制出一種具備三維空間多模態(tài)運動能力的仿生軟體水下機器人。主要成果包括：1) 系統(tǒng)設計方面，研制出了總長0.486m、質(zhì)量1031g的輕量化本體，通過硅膠柔性骨架與仿生撲翼的協(xié)同設計，實現(xiàn)前向游動；2) 驅(qū)動方式方面，設計了基于硅膠柔性材料的被動復位機構(gòu)，能夠在周期撲翼的復位階段自動降低撥水面積，減少水流阻力，提升游動效率；3) 吸附系統(tǒng)方面，提出了具有雙穩(wěn)態(tài)特性的仿生吸盤結(jié)構(gòu)設計，預計可通過預負壓生成實現(xiàn)接觸瞬態(tài)的被動觸發(fā)式吸附；4) 運動控制方面，設計了分布式的氣壓輸入控制系統(tǒng)，通過藍牙系統(tǒng)進行信息同步，實現(xiàn)精確、便捷的正負氣壓控制。