1875年3月，英国的挑战者号航行到西太平洋的马里亚纳群岛，船上的研究者用一根系有重物的绳索探测海底时，发现此处的深度超过8000米，比绳索的极限长度还要深，随后此处被命名为“挑战者深渊”。它还有另外一个更被人熟知的名字——马里亚纳海沟（MarianaTrench），位于关岛和北马里亚纳群岛东部，形成于约六千万年前。这里是目前已知的地球上最深的海沟，最大深度为10984米（一些未重复的测量结果表明，最深部分达到11034米）。也就是说，如果将珠穆朗玛峰填到马里亚纳海沟中，峰顶上据海底还有超过2千米。
从1960年开始，就有探险家们不断地驾驶潜水器去探究这个神秘的“深渊”。2012年我国的“蛟龙号”载人深潜器，首次拜访马里亚纳海沟，下潜至6671米。2020年，我国的“奋斗者”号载人潜水器再探马里亚纳海沟，成功完成13次下潜，并创造了10909米的中国载人深潜纪录。
如此记录得来十分不易。马里亚纳海沟底部水压约为108.6MPa，相当于1100个大气压，而“奋斗者”号正是以高强高韧钛合金为材料，再辅以先进的设计和焊接工艺，才能扛得住如此高压，保护舱内的研究人员。
说来也有趣，“奋斗者”号上的研究者在万米深海还观察到了类似海参、海绵的生物存在。与我们人类代价高昂的“硬扛”策略不同，它们并没有明显的坚固外壳。其实，海洋中大量的软体生物，如水母、章鱼，都没有坚硬的外壳，却可以承受中等海洋深度（~1000米）处的压力，与此同时还保持着水下自由移动的能力。在6000-11000米左右的海洋深处生存的深海鱼，它们的骨骼分散在柔软的身体中，可以部分打开，有助于它们在高压环境下的生存与活动。浙江大学李铁风教授等研究者由此获得启发，如果能模仿它们的身体结构，开发较低成本的软体机器人作为深海探测器，岂不妙哉？
研究者将电池、微控制器、电压放大器等刚性器件封装在聚合物基体中，介电弹性体作为仿生软体机器人的“人工肌肉”。如果将电子元件密集地封装在一块印刷电路板上，在万米海底巨大的压力下，接口处极容易发生故障。为解决这个问题，他们模仿深海鱼骨头分散分布在柔软身体中的特点，将电子元件作为软体机器人的“骨头”，采用分散式设计，增加元件之间的距离，避免刚性接触，减小剪切应力。
最终制备的这款仿生软体机器人看起来像一条深海鱼，长22cm，翼展宽度28cm，大约一张A4纸的大小。除了内部分散的电子元件设计，机器人外观采用弹性的框架支撑，并具有薄硅胶制备的柔性“鱼鳍”。深海的低温（0~4℃）和高压环境（110MPa），对于用于驱动“鱼鳍”拍动的“人工肌肉”也提出了较高要求。研究团队开发了能适应低温高压环境的介电弹性体，可驱动软体机器人的“鱼鳍”完成拍打水的动作，实现水下的自主游动。
在110MPa的模拟压力室中，机器人可以完成连杆圆周运动以及自由游泳实验。当驱动电压为7kV，频率为1Hz时，机器人在0MPa和110MPa的压力下，可以分别以3.29cms1和2.76cms1的速度向前游动。2019年12月，这条仿生“软体机器鱼”首次在马里亚纳海沟10900米深处成功“打卡”，出色的完成了软体机器人的启动和操控，拍动“鱼鳍”长达45分钟，验证了电子元件的耐压性能，并实现了驱动、传感、动力控制等复杂任务。随后，又在3224米深的南海多次完成下潜实验。
“我们的研究目标就是以全新技术路线实现深潜器的小型化、柔性化、智能化，大幅降低深海探测的难度和成本。”李铁风教授说。[3]
从长远来看，软体机器人可以安全地在珊瑚礁或水下洞穴中航行，在不损坏珊瑚礁或洞穴的情况下采集标本，对探索未知的海洋深处、监测海洋、清理和防止海洋污染以及保护海洋生物多样性都具有重大的意义。
Self-poweredsoftrobotintheMarianaTrench
GuoruiLi,XiangpingChen,FanghaoZhou,YimingLiang,YouhuaXiao,XunuoCao,ZhenZhang,MingqiZhang,BaoshengWu,ShunyuYin,YiXu,HongboFan,ZhengChen,WeiSong,WenjingYang,BinbinPan,JiaoyiHou,WeifengZou,ShunpingHe,XuxuYang,GuoyongMao,ZhengJia,HaofeiZhou,TiefengLi*,ShaoxingQu,ZhongbinXu,ZhilongHuang,YingwuLuo,TaoXie,JasonGu,ShiqiangZhu&WeiYang
Nature,2021,591,66–71.DOI:10.1038/s41586-020-03153-z
参考资料：
1.MarianaTrench
2.成功坐底10909米深海！“奋斗者”号胜利返航
3.成功“打卡”马里亚纳海沟，浙大仿生软体智能机器鱼研究登《自然》封面
4.C.Laschi,M.Calisti,Softrobotreachesthedeepestpartoftheocean.Nature,2021,591,35-36.DOI:10.1038/d41586-021-00489-y