【我国#仿生软体机器人#“打卡”地球最深海沟,遨游水下10900米!】

北京时间2021年3月4日,国际顶级期刊《自然》封面发表之江实验室与浙江大学合作的仿生深海软体机器人最新研究:马里亚纳海沟的自驱动软体机器人(Self-powered soft robot in the Mariana Trench)。该研究团队率先实现了软体机器人的万米深海操控以及深海自主游动实验!全文链接:

https://t.cn/A6t0tU2B

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▍适应万米静水压的软体机器人

由于极端的静水压力,深海区域人们基本很难探测。位于西太平洋的马里亚纳海沟是已知的海洋最深处,水压高、温度低、完全黑暗,被称为“地球第四极”。随着深潜技术的不断发展,人们发现,茫茫深海并非一片死寂,在马里亚纳海沟6000—11000米之间的极高压深水区,仍有数百种物种生存,狮子鱼(snailfish)就是其中的典型代表。

生物学研究发现,狮子鱼的骨骼细碎状地分布在凝胶状柔软的身体中,能承受近百兆帕的压力,相当1000个大气压强。打个不恰当的比方,这巨大的压力相当于约一吨重的小汽车全压在指尖上。“狮子鱼的奇特构造带给我们很大启发。如果能将深海的‘生命奥秘’化作‘机器之力’,我们就可以研发出自适应深海极端环境的仿生、软体、小型化智能深海机器人,既可助力深海探索,又能发展新型机器人与智能装备。”该论文第一作者——之江实验室智能机器人研究中心的高级研究专员李国瑞谈及研发初心仍难抑制兴奋之情。

明确了研究方向,2018年5月,之江实验室智能机器人研究中心与浙江大学交叉力学中心李铁风教授团队启动了以狮子鱼为原型的仿生深海软体机器人研究。基于狮子鱼头部骨骼在软组织中的分散融合这一特点,项目组对电子器件和软基体的结构、材料进行力学设计,优化了在高压环境下机器人体内的应力状态。项目组研发的这台仿生深海软体机器人形似一条鱼,长22cm,翼展宽度28cm,大约为一张A4纸的长宽。控制电路、电池等硬质器件被融入集成在凝胶状的软体机身中;通过设计调节器件和软体的材料与结构,实现了机器人无需耐压外壳,便能承受万米级别的深海静水压力。

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仿生狮子鱼深海软体机器人

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软体机器人在测试在 110 MPa 的静水压力中测试

相比于传统的‘铠甲式’抗高压深潜装备,研究团队以全新技术路线研制仿生深海软体机器人,争取大幅降低深海探测的难度和成本。

▍创新“智能人工肌肉驱动”

深海机器人是如何实现推进的呢?机器人依靠的是自身携带的小型化能源控制系统及两翼中间椭圆形部位的介电弹性体人工肌肉(Dielectric elastomer,DE muscle)。当硅胶体中的电子器件产生电信号时,介电弹性体会在该电压信号的刺激下产生像肌肉一样的变形模式,“仿生机器鱼”的双翼就会随着肌肉的伸缩进行扑翼运动,驱动机器人前进。

然而,要实现介电弹性体在深海中的驱动,还需克服在高压和低温条件下高分子材料的电驱动性能衰减问题。项目团队与浙江大学化学工程与生物工程学院罗英武教授团队合作,研制了一种能适应深海低温、高压等极端环境的电驱动人工肌肉,即便是在马里亚纳海沟的低温(0—4℃)、高压环境(110 MPa)下依旧能正常工作。“我们的另一个研究突破就在于设计了一种能在高压低温环境下依然能保持良好电驱动性能的电驱动智能软材料。”李铁风教授说。

总结来说,适应深海静水压力的软-硬融合机器系统,适用于深海高压低温环境的新型介电高弹体驱动器,两项技术突破造就了这台全新的仿生深海软体机器人。

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机器人设计与深海试验

▍软体机器人应用前景广阔

在研究历程中,系列的数值计算和大量的压力环境模拟实验已经验证了方案的可行性。为了进一步证实机器人在深海实地环境下的可靠性,在上海海洋大学、中科院深海所、大连海事大学、广东海洋地质调查局等单位的合力支持下,项目组研发的仿生机器人先后在马里亚纳海沟、中国南海等海域开展深海海试。

2019年12月,仿生深海软体机器人在马里亚纳海沟坐底,海试影像记录显示,在马里亚纳海沟10900米海深处,该机器人实现了稳定扑翼驱动。在2020年8月27日深夜,该软体机器人在南海3224m海深处成功实现了自主游动。

“我们的机器人在深海、极地、高冲击性等恶劣及特种环境下,具有良好的发展应用前景。”李国瑞表示。未来,项目组将继续研究深海软体智能设备的能源、驱动、感知一体化系统,提升仿生深海软体机器人的智能性,同时降低应用成本。”

研究人员表示,此次取得的实验成功有可能扩展到各种其他软设备上,未来如果集成额外的功能单元或重新排列电路则有望产生多种附加功能,例如深海中的传感和通信。

来源:之江实验室、仿生深海软体机器人项目组、浙江大学、机器人大讲堂

#觉悟本心[超话]# 之如是我闻真实义
妙法真义

讲它的真实义,「如是我闻」这四个字说尽了宇宙人生真理,讲透了真心本来面目。它对整个十法界一切万法的来龙去脉、相互之间的关系,作了高度概括和总结,不是世间法可以来妄计测度的。讲到底,它是「明心见性」之说。
万法就是「一个我」,「我」就是万法,就是我们「一个念」,这是讲无分别法。但这么笼统地讲,众生不能开智慧啊!所以,还要按照藏、通、别、圆的分别法来开示:
「如」是我们的自性本心,它没有任何的形相、大小、动静,但它却是真实的存在——它对应为「空如来藏」;而「是」是讲万法万相,大小多少、高矮胖瘦、红黄黑白、有情无情,总之我们能够耳闻目睹、身受心想所涉及的一切的范围通通包括在内——它对应为「不空如来藏」;「我」就是把「如」和「是」圆融圆满圆通为一体——它对应为「空不空如来藏」。

注:圆瑛大师讲:实相有三,即三如来藏:一、无相之实相:无一切妄法差别之相,只有一真平等实相,即空如来藏,空诸一切,虚妄染法之相,并非本体而全无也,乃藏性不变之体。二、无不相之实相:并非无相,而能随缘现一切相,即不空如来藏,具足十界诸法,非无诸相也,乃藏性随缘之用。三、无相无不相之实相:若言其无,则不舍一法;若言其有,则不立一尘,即空不空如来藏,真空不碍妙有,妙有不碍真空,乃藏性体用双彰。

细说呢:这个「如」,是我们的真心本性,法尔如是。这个「如」,没有过去、现在、未来,没有东南西北上下十方;但它又是无穷无尽、无边无际,其大无外,其小无内。在山河大地、日月星辰、诸佛菩萨、天人鬼畜等一切的万法出现之前,它就是真实存在;在显现出山河大地、日月星辰、诸佛菩萨、天人鬼畜以后,它仍然是个无形无相的真实存在,灵明不昧。它不现一相,不现一法,但是万法万相皆依它而有。好好观照,这个法很难讲。它不现一相,但万法是不是都它现的?这叫什么?现而不现,不现而现。过去、现在、未来,它始终保持这种如如不动之心。
「是」,表十法界一切的万法——从日月星辰、山河大地、树木华草、风云雨雾,到诸佛菩萨、天人鬼畜,一切的有情,种种的妄想、分别、执着、造作,一切的生、住、异、灭,万法、万相,都叫「是」。那么这十法界万法怎么来的呢?就是由这个「如」变现而有。在《楞严经》讲,我们的真心本来面目「离一切相」,这就叫「如」;「即一切法」,这就是「是」。「如是如是」,这就是我们的真心本来面目。
我们把真心本来面目说为「如」和「是」,说为「性」和「相」,是为了方便理解;而这个「性」和「相」呢,不是说合在一起才是「一」、才是「我」——这个性当下就是相,相当下就是性。你讲它是一嘛,它有性和相这两种概念;你讲它是二吧,它当下就是一。「闻」就是见道了。「如是我」这是一个本体,不管你闻也好,不闻也罢,都是一个「如是我」。下面我们再通过打比方来观照这个道理。什么叫「如是我闻」?
比如,我在这里讲「歇即菩提」四个字,讲出来的话,在空气中有振动,这是不是有声音相啊?那么「歇即菩提」,当讲出来以后,眼睛是不是能看到﹙银幕上现出这些字﹚?这是文字相。那么这个「歇即菩提」还有字义。那么,我刚才讲出的这句话,可以笼统地称为「相」,称为「如是」的「是」。
我问大家,在我没有想没有讲、你们没有听到之前,「歇即菩提」这几个字的字形、字义、字相在不在啊?它一定在,是不是?如果不在的话,你怎么样想都想不起来,就更不用说讲出来;讲不出来就更不会听到、看到了。这就是「如」,虽然在,你能不能看到?听到?闻到?嗅到?或者尝到?不能。一旦看到、听到或者想到,它已经变质了,变成了「是」。
世间人很固执,他认为眼见为实、耳听为虚。你讲这个无形无相真实存在的东西,他很难相信。六道凡夫可怜就可怜在这里——执相昧性,他执著在眼、耳、鼻、舌、身、意六根上,心往外攀缘色、声、香、味、触、法六尘,而做种种的妄想分别。你把这个念念生灭的妄心当成了真心,不停地攀缘,不停地妄上加妄,不知道妄到哪里去了。不仅是凡夫,大部分修行人也不懂得真心是什么。在《楞严经》第一卷,佛问阿难心在哪里,并一一破除阿难的七个邪知见,阿难的回答几乎代表了所有众生所执着的妄见。经云:无始生死根本,则汝今者与诸众生,用攀缘心为自性者。
那再看无情物。随便举一茶杯盖,看它是不是「如是我」。首先,它是一块铁,就是「是」,毫无疑问。这块铁是怎么来的?在形成铁之前,它虽然在,你能不能看到这个形相?不能,因为铁是从矿石中提炼出来的,矿石又来自泥土;那这个泥土是从哪里来的?心变出来的,这就是「如」。

#道德经[超话]#

第二十章

【原文】

绝学,无忧。

唯之与阿,相去几何?

美之与恶,相去何若?

人之所畏,不可不畏?

荒兮其未央哉!

众人熙熙,如享太牢,如春登台。

我独泊兮其未兆,如婴儿之未孩,傫傫兮,若无所归。

众人皆有余,而我独若遗。

我愚人之心也哉,沌沌兮!

俗人昭昭,我独昏昏。

俗人察察,我独闷闷。

澹兮其若海,飂兮若无止。

众人皆有以,而我独顽似鄙。

我独异于人,而贵食母。

【译文】

抛弃显学成见等后天所晓的知识,可以无忧在途。

那些去应诺附从的与那些去呵斥抗拮的,能有多大差别?那些在欣赏喜慰的与那些在嫌恶厌弃的,又相差多少?他人所畏避的,难道就非畏避不可吗?这种盲从风气久远以来到处蔓延,什么时候都没完没了!

人们真是喧闹喜乐、风光满面,就像享用着盛宴的美食,就像春日里奔赴高台。唯独我淡淡漠漠的,找不出任何随潮同流的迹象,就像婴儿还不懂得言笑作态,娴静而慵懒,因不附从于任何潮流而显得无所归属。

人们似乎都有充足的装备,而我却显得什么也不足。我真是愚人的心肠呵,混混沌沌的。人们似乎精明而睿智,而我却显得糊里糊涂。人们勤紧而利索,而我却在无可无不可地闲散游荡。摇曳灵活呵,就像大海一样;飘忽散漫呵,无拘无束。人们似乎都有足堪仗恃的本领,而我却总是不轻易出离混沌无名,就像不堪成器的鄙朴一样。我将继续我的特立独行,我崇尚求得于道。

【备】
“绝学无忧。”

人在天地之间,如不知物性,不通人情,则难以生息。欲通物性,必以进学。既知如此,本经此章要讲绝学者何谓?如单学一科,独造一门,虽自感有进有益,实是以管窥天,似锥指地,不能复得天地之大全,事物之总体,悟性命精微之奥理,观造化至极之妙用,通阴阳消长之情理。只有绝弃虚妄荒诞之学,持守大道的清静之体,才能明晓万物之理。

《老子》第一章中说:“常无欲,以观其妙。”十六章说:“复命曰常,知常曰明。”三十八章说:“前识者之华,而愚之始也。”四十八章说:“为学日益,为道日损。损之又损,以至于无为,无为而无不为。”六十四章说:“学不学,复众人之所遇。”均与此条命旨相通。

“唯之与阿,相去几何?善之与恶,相去若何?”

“唯”是谦逊柔和的应声。“阿”是怠慢忿怒的问答。出口以谦让柔和而应于人,人皆得好感而结善缘;以怠慢忿怒而回答人,人皆因反感而种恶恨。“唯”与“阿”同出于口,相去不远。然而,因“唯”而得结善缘,因“阿”而会种恶感,其结果,相距天壤。

“人之所畏,不可不畏。”

性体一动一静的微妙之机,确为善恶的因由,动之于“唯”结善缘,而得吉庆;动之于“阿”结恶果,而遭祸殃。真可谓“差之毫厘,失之千里。”故天地间的事物无不以此而畏惧,人亦不能脱离这种运化之道,故亦应畏之。

“荒兮,其未央哉!”

“荒”是杂草丛生。“央”是中心。常人失了性体的根本,流荡身心,迷于世情,好象杂草丛生,荒芜了灵根一样,不知万物的中心准则。

“众人熙熙,如享太牢,如登春台,我独泊兮,其未兆;如婴儿之未孩,乘乘兮,若无所归。”

“熙熙”是嬉戏和悦之意。“乘乘”是似同驾车快然自如之意。众人沉溺于妄见之中,还自感嬉戏和悦,迷惑于世情之内,似春登高台,极目四望,自觉得意。唯独我恬淡无为,心地未有一点贪念,犹如初生的婴儿和混纯的孩子一样,无识无知,无忧无虑,无有归往。

“众人皆有余,而我独若遗。我愚人之心也哉,纯纯兮。”

众人皆以为得意有余,而我呢?却感到空虚而有失遗,象愚人的心地一样,笃厚真诚,纯粹素朴。

“俗人昭昭,我独若昏,俗人察察,我独闷闷。”

俗人各炫聪明,各逞机智,而我却好象昏昧不明。常人对大小事物能明察窥探,而我认为事物与我同体,闷闷然如无贵贱上下之分。

“忽若晦,寂兮,若无所止。”

常人因脱离了本,贪享世味,追求功名货利,无涯无际,不能济岸,不能自止。

“众人皆有以,我独顽似鄙。”

常人舍真逐伪,愈逐愈迷,愈逐愈深,认世情有味有为,而我相似愚顽者,没有作为,并认为功名利禄皆为幻罔。

“我独异于人,而贵求食于母。”

“母”指万物的本根,即“道”。我和常人不同:常人忘本逐末,贪享世味,失去了本来性体,只顾枝梢。我只遵循和抱持大道。我贵养的是本根,本来的心渊性海。


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