上天入海，在水和空气中自由切换，同济飞鱼受到国际关注

　　一台飞行器，既能在空中像无人机一样飞行，又能入水后像潜水器一样运行。近日，高水平国际科技杂志NewScientist（《新科学家》）报道了水空跨域巡航器原型机TJFlyingFish（同济飞鱼）。这是同济大学上海自主智能无人系统科学中心、全国重点实验室与香港中文大学团队联合研发的创新成果。
　　《新科学家》评论道：该水空跨域巡航器原型机可以在水和空气两种介质中自由切换。它既可以充当两个无人系统之间不可替代的通信节点，加强信息的融合与共享，也可独立应用于跨域探测、遥感及灾害救援等场景。继该报道后，北美NewAtlas等国际科技杂志也陆续对这一成果进行了重点报道。目前，这一研究论文成果已被世界机器人领域最具影响力的顶级国际会议IEEEInternationalConferenceonRoboticsandAutomation接收并先期在线发表于ArXiv上。
　　无人系统的跨域协同已成为当前无人系统领域研究和应用的热点。把在海、陆、空等空间域内运行、具有功能差异性的多无人平台组成有机整体，并使其相互间可通过信息共享与融合、行为交互与协调、任务协同与合作的方式实现功能互补，将极大提升整体无人系统对跨域复杂环境的应对能力，对于提高全域通感导技术具有十分重要的作用。
　　然而，在水和空气两种介质之间，使用传统通信技术难以实现跨介质节点间有效的信息传递，制约了无人系统在该场景下的跨域协同。因此，研制具有跨域穿梭和巡游能力的无人平台，是解决无人系统跨域协同的有效手段。对此，团队研发了水空跨域巡航器原型机同济飞鱼。其采用了搭载水空两用推进单元和舵面倾转机构的四旋翼构型设计，重量为1。63千克，轴距为380毫米，具备跨域穿梭能力，又具备双域巡航能力，可在空中悬停6分钟，在水下巡游约40分钟。
　　同济飞鱼测试中。
　　这一研究成果的含金量体现在哪？专家解释，水和空气两种介质的流体力学特性不同，对推进器工作区间和系统整体工作平衡点提出了截然不同的要求。针对跨介质推进问题，巡航器搭载微型双速齿轮箱实现推进器工作区间的切换，以适应不同介质环境，大大简化结构和减低重量，同时保证了在两介质中的运行效率；针对系统平衡点问题，巡航器在传统旋翼飞行器的基础上，增加了舵面倾转自由度，在水下改变推力矢量方向以切换系统工作模态，通过结构上的变化满足水空两介质对系统平衡点的不同要求，极大提高了跨域操控性和机动性。
　　除此之外，巡航器本体搭载了由GPS、惯性测量单元（IMU）、深度计和微型多普勒速度计（DVL）组成的跨域定位导航系统，具备水下、空中和跨介质过程中的自动操控能力。此次科学中心联合香港中文大学团队研发的同济飞鱼，结合科学中心研发的水下海鳗大力水手软体机器人等系列智能装备，有望支撑国家海洋安全和资源勘探等重大战略及需求。
　　同济大学上海自主智能无人系统科学中心。
　　同济大学上海自主智能无人系统科学中心成立4年来，已在重大重点项目有组织科研开展、智能科学与技术高峰学科建设、高端人才引育、博士生培养、重大科技基础设施建设、多学科交叉融合、产学研合作等方面取得重要进展，围绕重点研究方向的基础理论、关键核心技术和技术应用成果突出，获批首批全国重点实验室、教育部前沿科学中心、智能科学与技术交叉学科博士点，国际影响力大幅提升。
　　栏目主编：徐瑞哲题图来源：同济大学上海自主智能无人系统科学中心