在南海某海域的清晨，一臺直徑約70厘米的仿生水下機器人正以流暢的弧線潛入水中。它緊貼海底游動，與珊瑚礁的距離僅有幾厘米，周圍沉積物幾乎未被擾動。當魚群突然掠過時，機器人靈活地調整姿態，從礁石縫隙間穿梭而過，宛如一只自由游弋的海底精靈。

這款名為“海龜”的敏捷型水下機器人由哈爾濱工程大學船舶與工程學院王剛教授團隊研發。它不僅實現了近海底觀測的厘米級精度，更以靈動的運動方式打破了傳統水下機器人“笨拙”的固有印象，為水下探測領域開辟了新的可能。

研發團隊的創新靈感源自海洋生物的智慧。在一次學術交流中，王剛教授注意到傳統底棲機器人存在兩大缺陷：螺旋槳攪動泥沙會破壞海底生態，且地形適應能力較弱。而全球珊瑚礁正以驚人速度退化，潛水員每年僅有兩次觀測窗口，且無法觸及深水區，傳統水下機器人的觀測效果也難以滿足需求。

經過對數十種海底動物的研究，團隊從海龜的推進方式中獲得啟發?！昂｝斖ㄟ^傾斜拍動前肢實現高效推進，同時減少水體擾動。”團隊成員劉開鑫介紹道。然而，將這一生物特性轉化為技術方案并非易事。

在設計過程中，團隊發現機器人的形狀和推進器布局會直接影響其上升速度，但缺乏可借鑒的先例。為此，他們運用數學方法建立模型，探究機器人、推力和速度之間的內在關系?！斑@個模型不僅為珊瑚觀測機器人提供了量化依據，也為其他類似需求的水下機器人研發提供了參考?！蓖鮿偨淌诮忉屨f。

經過半年多的反復試驗，團隊最終推導出機器人低擾動航行性能與推進器布局、外形參數之間的數學公式。這一成果使研發人員能夠在設計初期預測機器人的低擾動性能，無需反復進行實際試驗，大大提高了研發效率。

對比試驗顯示，傳統水下機器人靠近海底時會激起半米高的泥沙云，而“海龜”機器人憑借精準布局的推進器，航行時幾乎不泛起漣漪，沉積物干擾降低了90%。這一突破讓國際同行驚嘆：水下觀測原來可以如此“溫柔”。

除了低擾動特性，“海龜”機器人還具備超強的穩定性。傳統水下機器人需保持一定高度航行，而“海龜”需貼近海底工作，距離珊瑚不超過1米，以便準確捕捉顏色細節。這要求機器人具備超高靈敏度，能夠瞬時調整姿態。

“就像站在圓球上保持平衡一樣，機器人需要感知姿態變化并瞬時調整?！蓖鮿偨淌诒扔鞯?。團隊通過創新“三點慣性測量感知方法”，將測試點移至機器人兩端，用半徑乘以切向加速度直接獲得角加速度。這一方法使數據噪聲降低了約76.2%，響應時間縮短了1.1倍，傾角控制的穩定性提升了7.16倍。

在載荷實驗中，“海龜”機器人面對4公斤的沖擊載荷時，能夠瞬時向上傾斜以補償失位情況，無論是沖擊載荷還是連續載荷，都能在0.45秒內完成姿態修正。

為了使機器人在復雜海底地形中靈活穿梭，團隊在跟蹤算法中引入了姿態約束算法，將航行器姿態與環境碰撞關系深度融合。這一創新使機器人能夠實現360度自由調整姿態，大大提高了敏捷性。

在實海測試中，科研人員設置了一個寬度1米、高度0.8米的異形框架，讓“海龜”機器人完成打結任務。對于寬度僅0.93米的機器人來說，這是一項極限挑戰。然而，“海龜”機器人僅用3分鐘就完成了任務，展現了其卓越的機動能力。

行業專家對這款“國際首臺敏捷型”水下機器人給予高度評價。他們認為，“海龜”機器人不僅能用于珊瑚觀測，還能在水下捕撈、搜救等領域發揮重要作用。目前，團隊正在為機器人增添更多功能，如搭載微距攝像頭捕捉珊瑚蟲的呼吸動作，配備機械臂實現定點駐留觀測，使其成為一個“海底監控站”。