“同济飞鱼”：无人机+潜水器的创新组合

同济飞鱼 同济大学供图

  能在空中飞行，也能在水中畅游。小小的飞行器可以轻轻松松做到水、空无缝切换。近日，一项名为“TJ-FlyingFish”（同济飞鱼）的水空跨域巡航器原型机，先后被《新科学家》、北美New Atlas等国际科技杂志报道。

  “同济飞鱼”是由同济大学上海自主智能无人系统科学中心（以下简称“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。这是一种新型水陆两栖飞行器，在空中像无人机一样飞行，入水后像潜水器一样运行。

  据研发团队介绍，将可在海、陆、空等空间域内运行的、具有功能差异性的多无人平台组成有机整体，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信息传递，制约了无人系统在该场景下的跨域协同。

  “研制具有跨域穿梭和巡游能力的无人平台，使其在跨域协同系统中充当信使角色，实现跨介质节点间的信息传递与交互，是解决无人系统跨域协同的有效手段。因此，团队研发了水空跨域巡航器原型机‘同济飞鱼’。”研发团队成员告诉记者，“同济飞鱼”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。

  水和空气两种介质流体力学特性的不同，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。

  《新科学家》在报道中这样评论道：“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。”

  据悉，“同济飞鱼”还可以与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“强强联手”，有望支撑国家海洋安全和资源勘探等重大战略及需求。