盖世汽车讯 据外媒报道，普渡大学工程学院（Purdue University's College of Engineering）研发的一款正在申请专利的新型水下机器人，有望提升海洋研究、水下基础设施巡检以及搜救任务的效率和可靠性。它能够根据任务需求实时调整运动方式，在需要时充当漂流器、滑翔机或推进器驱动的水下航行器。

普渡大学Edwardson工业工程学院助理教授Yu She研发了这项能够在任务过程中调整运动方式的水下机器人技术。他说道：“它会根据任务需求改变运动方式：是节省能量、航行更远、顺流移动、主动调整位置，还是摆脱受限区域。”

Yu She表示，水下机器人面临的一大挑战是，不同任务阶段往往需要采用不同的运动方式，包括被动漂流、浮力驱动滑翔和推进器驱动航行。每种方式都有各自的优势和局限。

他说道：“我们的技术将这三种运动模式集成到一个紧凑的水下平台中。机器人可以根据任务需求或环境条件选择合适的模式，而不必被固定在某一种运动方式上。”

这项技术尤其适用于需要水下机器人长时间运行、穿越受限或不确定环境，并在一次部署任务中灵活调整运动策略的场景。例如海洋和湖泊监测、洋流与水流测绘、水下结构巡检、冰架下方探索、环境传感以及分布式水下数据采集等。

Yu She已将这项创新披露给普渡创新技术商业化办公室（Purdue Innovates Office of Technology Commercialization），该办公室已申请专利以保护相关知识产权。

图片来源：普渡大学

传统水下机器人存在的局限

Yu She表示，如果水下机器人无法根据任务调整运动策略，任务的效率和可靠性可能下降，甚至导致任务失败。

他说道：“纯漂流平台可以随洋流移动，却无法主动驶向目标，也难以摆脱不理想的航行路径。纯滑翔平台续航能力可能较强，但在狭窄或复杂环境中可能难以行动。纯推进器驱动的航行器虽然机动性好，却可能快速消耗电量，从而限制任务持续时间。”

这些局限可能给终端用户带来一系列问题，包括运营成本上升、任务时间缩短、数据覆盖范围减少，以及机器人丢失或被困的风险增加。此外，用户可能不得不部署多个功能各异的专业化水下机器人，而不是使用一个综合平台。

他补充道：“在极地或海洋监测等科学应用中，这些局限还可能降低可获取数据的质量和数量，从而影响我们对重要环境过程的理解。”

开发、验证与下一步计划

这款集成式机器人通过协调浮力调节、内部配重移动、可折叠翼和推进系统，使机器人能够在一次水下部署任务中切换多种运动状态。

他说道：“当需要提高能效或跟踪环境变化时，它可以随周围水流漂移；当需要低功耗远距离航行时，它可以进行滑翔；而在需要主动机动、定点保持或摆脱受限环境时，则可以使用推进器驱动。”

这款机器人相当于“三合一”：既可以充当漂流器，也可以作为滑翔机或动力驱动航行器。目前，不同运动模式之间的切换仍需人工操作，但未来研究将探索实现自主模式切换。

他表示：“作为漂流器时，它会调节浮力，随周围水流移动。作为滑翔机时，它通过改变浮力并移动内部配重来调节俯仰角，同时展开水动力翼，将垂直运动转化为向前运动。当需要主动控制时，它可以利用推进器和转向机构进行更直接的机动。”

在水下测试池中进行的原型机概念验证测试展示了多项关键功能，包括可折叠翼机构的水下运行、浮力调节式下潜与上浮、推进器辅助平移，以及通过协调浮力调节、俯仰控制和机翼展开实现滑翔模式运动。

Yu She说道：“测试证实，各主要子系统能够在水下协同工作，机器人也能够实现预期的三模式运动行为。下一步将重点评估能效、续航能力、机动性、模式切换时间、控制精度和实际环境适应性等量化指标。”

他称，下一阶段的工作将包括对机器人架构进行严格的性能评估，并推动其达到实际部署要求。

他表示：“具体来说，我们希望量化能耗、续航能力、机动性、滑翔效率、模式切换性能，以及机器人在更真实水下环境中的鲁棒性。我们还将开发更先进的闭环控制和自主模式选择算法，让机器人能够根据任务目标和环境反馈，自主决定何时漂流、滑翔或启动推进系统。”