(上接第一版)在7.4伏电压、2.5赫兹频率下,驱动单元可产生38.2毫牛推力;即便在高压环境试验中,尾鳍峰值速度仍可达每秒65厘米,证明电磁驱动在压力升高后依然保持稳定输出。
“眼睛”盯住目标,“大脑”实时决策。机载计算平台以YOLOv5和MobileNetV3为基础完成目标识别与定位,并在NCNN框架下进行FP16推理,实际运行帧率约每秒15帧,端到端感知延迟约100毫秒。通俗地说,这条“小鱼”能实时“看见”目标,迅速“想明白”该往哪里游,灵活调整航向和推进频率。
实验室水池实验给出亮眼数据:机器鱼最高游速达每秒5.78厘米,约合每秒0.27个体长;在动态轨迹跟踪中,它能根据目标在图像中的位置,连续修正航向和推进频率——S形轨迹的均方根误差仅7.95厘米,约0.37个体长;O形轨迹的均方根误差为10.84厘米,约0.50个体长。值得一提的是,在对接实验中,机器鱼在没有任何外部定位系统的情况下,能完成连续的近距离跟随和姿态调整。
从实验室到大海,极寒与高压的双重考验
实验室里的优秀表现只是第一步,真正的考验在浩瀚海洋。
为检验平台在真实环境中的适应性,团队在近岸、寒冷水域和海上场景开展多组试验。在-2℃的潮间带环境中,DeepTrack完成了自主目标跟踪;在-1℃水域中,系统依然稳定工作。受现场浑浊水体和远距离能见度限制,该阶段采用人工在环遥操作,并在局部航点使用视觉引导,同时记录了低温、环境流和复杂背景对感知与运动的影响。
在潮间带的动态目标跟踪实验中,DeepTrack在5伏电压、2.5赫兹驱动条件下,能沿目标光源轨迹稳定游动,平均速度约每秒4.5厘米,并完成连续转向与路径跟随,验证了复杂自然水域中的运动稳定性和视觉跟踪能力。
在珊瑚礁近距离观测中,柔性推进方式的优势尽显——由于对周围水体的扰动极小,现场图像显示机器鱼可以贴近目标并保持稳定姿态。这些定性结果表明,除了路径跟踪,DeepTrack还具备搭载相机开展低扰动观察的潜力。
最严峻的挑战来自高压舱内的极限测试。研究人员进行了最高30兆帕的顺序增压试验,相当于模拟约3000米水深的静水压力。令人欣喜的是,机器鱼在各压力阶段均保持结构完整,并能完成信标跟踪。受材料压缩影响,系统在30兆帕下出现约4克至5克浮力损失,团队通过预先设置约5克正浮力进行了巧妙补偿。结果表明,这一平台在高静水压力与低温条件下,具备持续的感知能力和动态目标追踪能力。
DeepTrack的诞生,将耐压电磁驱动、柔性鱼体、三维运动控制和机载视觉集成到一套小型无缆平台中,系统验证了从实验室轨迹跟踪到开放水域任务的完整工作链路。与依赖刚性耐压舱和螺旋桨的传统方案相比,DeepTrack结构更轻、噪声更低、柔顺性更好,为深海近距离观测提供了全新的技术思路。未来,它有望在珊瑚礁生态观测、水下结构巡检、深海生物近距离研究等领域大显身手——以近乎“隐身”的柔和姿态,潜入那些人类难以抵达的幽暗深处。