水下机器人实现自主深海采矿，能否商用成为疑问

Pliant的Velox原型使用起伏的鳍片以低速移动大量水。

一场关于深海命运的战斗正在酝酿之中。大量的海底富含镍，铜，钴，锌等金属，这些金属是制造电动汽车电池，太阳能电池板和智能手机的关键。矿业公司已提议搜刮并吸尘黑暗的广阔区域，以提供金属密集型技术的补给品。海洋科学家和环保主义者反对这样的计划，认为这会对脆弱的生态系统造成巨大且可能永久的破坏。

Pietro Filardo是致力于寻找共同点的技术开发人员之一。

他的公司Pliant Energy Systems建造了看起来像黑色机械黄貂鱼的机器人。它柔软的波纹鳍片采用双曲线几何形状，以行进的波浪形运动，从而将滑板大小的设备推入水中。Filardo的团队正在纽约布鲁克林的通风海滨实验室中开发工具和算法，以将机器人转变为配备有夹具的自动装置。他们的目标是在不破坏珍贵栖息地的情况下，从海底采出多金属结核（马铃薯大小的珍贵矿石）。

“一方面，我们需要这些金属。另一方面，人们担心我们将摧毁深海生态系统。” 他将深海采矿描述为Pliant机器人的“杀手级应用”。

如何开采深海以及在何处开采最终取决于国际海底管理局（ISA），该组织由168个成员组成。预计在10月，政府间机构将发布一套广泛的技术和环境标准，即《采矿法》，这可能为私人公司进入大面积海底铺平道路。 

ISA已经向大西洋，太平洋和印度洋部分地区的承包商授予了30份勘探许可证。超过一半的许可证用于勘探多金属结核，主要是在克拉里昂-克利珀顿区（Clarion-Clipperton Area），这是夏威夷以南和墨西哥以西的热点地区。

自1970年代以来，研究人员已经在主要的国家水域测试了结核矿开采技术。现有的方法包括用液压吸泥机清扫海底，以抽出沉积物，过滤出矿物质，并将产生的泥浆倾倒在海洋或尾矿池中。在印度，美国国家海洋技术研究所正在制造一种“履带式”运载工具，该运载工具具有一个大勺子，可以收集，压碎并将结节泵送到母船上。

采矿支持者说，这种技术对人类收益极大，属于剥削性的陆上采矿方法。但是海洋专家警告说，搅动沉积物并转移生活在结节上的生物可能会破坏深海栖息地，而这需要数百万年的时间才能恢复。 

杜恩大学尼古拉斯环境学院教授，深海生物学家辛迪·李·范·多佛（Cindy Lee Van Dover）说：“我经常谈论的一件事是，'如果我们将其破坏，该如何解决？“。她说，需要做更多的研究来了解对海洋生态系统的潜在影响，海洋生态系统可以促进渔业发展，吸收二氧化碳并产生地球上大部分的氧气。

还需要进行大量工作才能将机器人转变为可以在海面以下6,000米处运行的金属收集器。

前Pliant工程师Daniel Zimmerman（右）和Michael Weaker致力于开发一个原型，该原型利用河流和溪流（Velox的前身）的能量。

Pliant的第一个原型称为Velox，可以在游泳池和浅海“冲浪区”的深处航行，波浪将其冲入沙滩。在Velox内部，板载CPU将功率分配给执行器，这些执行器驱动柔性散热片中的起伏运动。与螺旋桨推进器不同，螺旋桨推进器使用快速旋转的叶片以高速移动少量水流，而Pliant的波浪状鳍片则以低速移动大量水。Filardo说，通过利用水的大面积，机器人可以使用相对较少的电池输入来进行快速的操作，从而使设备可以运行更长的时间。 

他补充说，这种设计还可以减少海底的沉积物，这在敏感的深海环境中具有潜在的优势。

布鲁克林公司正在与麻省理工学院合作开发一种更大的下一代机器人C-Ray。这种高度机动的设备会像水獭一样扭曲和滚动。通过使用金属探测器以及照相机硬件和计算机算法的混合，C-Ray可能会被用于监视冲浪区。

收集深海多金属结核的C射线机器人的概念图。

合作伙伴的最终目标是部署通过“蜂巢式思维”进行通信的“大量”自主C射线，这些应用程序也将用于开采多金属结核。Pliant计划发射数百个配备抓爪的机器人，这些机器人会在海底漫游，并将结节放在笼子里，这些笼子会漂浮在充满气体的提包上。菲拉尔多建议，C射线还可以将结节与价值较低的石头交换，从而使生物能够在海底生长。

意大利的一个单独项目也可能会产生用于拔除富含金属的球体的新工具。

SILVER2是一种六足机器人，通过反复频繁地推动其脚部，无需借助摄像头或激光，即可在黑暗而浑浊的海底周围摸索。

水下SILVER2机器人

卡利斯蒂和他的同事们在7月的大部分时间里都在意大利那的一个海边实验室里，在浅水中测试了20公斤重的原型。SILVER2配有柔软的弹性抓手，可以轻轻包裹物体，就像将它们托在手掌中一样。研究人员使用类似螃蟹的机器人在海床上收集塑料垃圾，并将碎屑存放在中央收集箱中。

尽管SILVER2并非用于深海采矿，但Calisti表示，如果他的团队能够扩展该技术，他可以预见该领域的潜在市场。

对于像Pliant这样的开发商来说，他们筹集资金和实现采矿机器人的能力将在很大程度上取决于国际海底管理局的下次会议。 反对海洋采矿的人士正努力暂停对《采矿法》的讨论，以使科学家有更多时间评估风险。 小号 UCH监管的不确定性可能会从支持新的采矿劝阻投资者接近，可能永远不会被使用。