2024年8月10-11日，第十三届全国海洋航行器设计与制作大赛暨首届船舶与海洋工程类教师教学创新大赛在江苏科技大学胜利召开。本次大赛秘书处共收到来自全国386家院校和研究所的参赛作品，参赛队伍共计2555支，参赛师生达到了13559名。经过区域赛、评审与推荐，共有来自139家单位的1228支队伍，共计7413名师生进入国赛。
上海交大CMHL研究中心曹留帅老师、上海交大海洋学院魏照宇老师共同指导本科生彭开泰、张启超、汤知昊、梁学元，完成的作品“灵敏型全地形AUV设计研发”荣获第十三届全国海洋航行器设计与制作大赛特等奖！
该作品获得了评委专家们的一致认可，这是该作品获得长三角区域赛特等奖之后，再次荣获大奖！在参加长三角区域赛时，评委专家们对该项目给予了很多指导，包括外形、电池、动力、操纵等各个方面，项目组成员们都进行了采纳，并对作品进行了相应地升级，效果显著。
参赛团队从今年四月份组建完毕，参与的学生均是本科生。从组队到参赛，大家相继完成了想法确定-初步设计-三维建模-实物加工-测试验证等步骤，各成员经常一起开会、讨论、头脑风暴、调试，在这个过程中，见证着最初一个不经意的想法，最终蜕变成为现实。
近些年来，水下自主机器人（Autonomous Underwater Vehicle, AUV）发展迅速，在民用、军用和商用等领域得到了广泛应用，在各种深海资源调查领域发挥了不可替代的作用。然而，随着任务场景的多样化，例如海底复杂地形、限制或者狭窄水域等，对AUV的操纵性和灵活性提出了非常高的要求。
而目前国内外已经成熟的、商用的AUV，例如Bluefin、REMUS等系列，普遍依靠传统的舵片实现转向，存在着速度慢、操纵性差、一般在开阔水域比较适用的缺点。
自然地，开发一款速度快、轻便、灵活、优雅、能适用任意复杂和受限地形的新型AUV，就显得非常有必要。通过观察鱼类的游动方式发现，它们的前进和转弯主要依靠鱼尾的摆动，这种方式灵活、柔和而高效。
我们就想，能不能把这种柔性摆动实现转弯的方式，结合到传统的AUV上面，把传统AUV的刚性尾部变成类似鱼尾的柔性尾部，让AUV的运动也灵活和优雅起来？
答案是肯定的。
项目团队采用了3个关节耦合的设计思路，其中2个关节实现类似鱼尾的连续摆动，1个关节实现360°旋转，这两个运动结合起来，就可以实现360°的柔性摆动。为了提高推进效率，采用了重载船舶常用的大推力导管桨，在柔性尾巴的后方布置了2个大推力的导管桨，这就实现了360°的全回转复合式推进。
最终作品如下所示：
新型AUV通体细长，首部为流线型设计，尽可能减小航行阻力，结合大推力导管桨，可以实现很高的航速；中部为圆柱形，设计有沉浮舱，辅助进行上浮和下潜运动，同时留有一定的空间搭载有效载荷；尾部为柔性的360°全回转复合推进和操纵设计。有了实物以后，项目团队还进一步开展了各种测试，首先是尾部的性能测试：
可以看出，这一创新尾部设计确实可以实现360°全方向的柔性回转+推进，基本实现了设计需求。接着，又在水池开展了水面和水下航行测试：
通过水面测试可以看出，AUV直线航行时进退自如，反应很快，动作轻盈，并且可以实现横滚，转弯半径非常小，非常灵活。
通过水下测试则可以实现垂直面回转和翻跟斗等高难度动作，但由于水下遥控信号容易丢失的问题，远离水面时AUV就会失控，后续还需要进一步改进。
总体来说，本作品从鱼类游动中汲取灵感，创新性地将鱼尾摆动与大推力导管桨相结合，赋予了新型AUV较高的推进效率和全向机动性，实现了360°灵活操纵，特别适用于海洋全地形，尤其是狭窄和受限的极限环境中发挥作用。未来，项目团队将继续完善作品，争取做出一款好用的产品！