第六期“宁波市科技成果科普发布”活动邀请到西工大宁波研究院副研究员曹勇，为大家展示中国首款具备应用能力的仿生水下航行器——滑扑一体仿蝠鲼柔体潜水器，揭秘其关键技术及应用领域。

在水下航行领域，有一条明星“魔鬼鱼”。两年前，这条“魔鬼鱼”在我国西沙北礁海域完成1025米大深度滑翔与扑翼一体推进海试，成为全球首例完成此举且具有应用能力的仿生水下航行器。

这条“魔鬼鱼”是以蝠鲼为原型设计的仿蝠鲼柔体潜水器。今年年初，“滑扑一体仿蝠鲼柔体潜水器技术及应用”项目一举斩获了中国造船工程学会首个技术发明特等奖。

海洋里有众多生物，为什么选择蝠鲼作为仿生对象？曹勇表示，蝠鲼采用胸鳍推进作为其运动方式，两个“大翅膀”和身体融为一体，形成扁平流线型，不仅有利于稳定且灵活的运动，还能有效借助海洋洋流的能量实现更高效率的滑行运动，从而充分满足长航时、高机动水下航行器的仿生需求。

从2016年以来，曹勇所在的团队就利用高速相机对蝠鲼开展活体观测研究，对它们滑翔与扑动时产生的运动姿态进行分析，建立了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。

七年间，从泳池“游”到南海深处，“魔鬼鱼”不断“成长”。目前，“魔鬼鱼”家族已经有六代仿蝠鲼潜水器样机。曹勇介绍道，一代机模仿扑翼运动，形神兼备；二代机被设计成2米刚性翼展，增加了一套浮力装置，可以在大深度情况下自由滑翔；三代机是个大家伙，翼展达3米，重470公斤，能执行“大范围粗维度+细维度”原位作业任务……

在“魔鬼鱼”的“成长”过程中，重浮力调节系统与质心调节控制系统是两个核心驱动装置，是实现滑翔动力的来源。“柔性胸鳍扑动是一个复杂的运动，就像划船一样，需要多自由度的混合驱动系统，才能实现扑翼的仿生推进。”

如何将控制算法跟结构进行匹配，实现智能自主控制？曹勇揭秘，除了结构仿生，还要实现神经仿生，团队采用CPG（中央模式发生器）控制算法，实现滑扑多模态运动，从而使仿生航行器达到与蝠鲼运动推进神似的目的，使他具备丰富的“游动技能”，能自如、机动地在海洋中“遨游”，实现“形似”且“神似”的双重仿生。

曹勇透露，目前团队正在研制最新的六代800kg级的大型工程样机。通过搭载声呐成像、被动水听器阵列等多种传感器，相当于给它装上“眼睛”和“耳朵”，用于海洋环境观测和海底科考。另外，通过装上柔性感知，相当于装上了“大脑”，使其具备感知与推进一体化能力，从而适应洋流、复杂地形等海洋环境。同时，通过开展智能化集群研究，使多个样机形成机群，能够根据需要开展不同的分工，更高效地完成各项任务。

“未来某一天，仿蝠鲼航行器最终会回归海洋，实现‘鲲鹏展翅，自由翱翔，一跃千里，群游四海’，为海洋探索提供重要技术支持，守护祖国的海洋。”曹勇表示。