在廣袤的南海深處，晨曦初露，海面波光粼粼。一臺直徑約70厘米的水下機器人悄然潛入水中，它緊貼海底，與珊瑚礁僅隔數厘米，靈巧地穿梭于海底世界，宛如一只自由自在的海底精靈。這臺名為“海龜”的敏捷型水下機器人，由哈爾濱工程大學船舶與工程學院的科研團隊精心打造，正以其卓越的性能，開啟水下探測的新篇章。

傳統水下機器人給人的印象往往是笨拙而僵硬，但“海龜”機器人卻徹底顛覆了這一認知。在一次學術交流中，王剛教授偶然聽到同行抱怨深潛器抵達海底后需長時間等待沉積物散去才能工作，這讓他敏銳地意識到，水下機器人在地形適應能力和生態友好性方面存在巨大提升空間。全球珊瑚礁的快速退化，以及潛水員觀測時間窗口的有限性，都迫切需要一種更高效、更環保的水下探測手段。

科研團隊將目光投向了海洋生物，特別是海龜的推進方式。他們發現，海龜通過傾斜拍動前肢，既能減少水體擾動，又能保持高效推進。然而，將這一生物特性轉化為技術方案并非易事。設計過程中，機器人的形狀和推進器布局對上升速度有著顯著影響，且無前例可循。團隊決定采用數學方法，建立機器人、推力和速度之間的數學模型，為珊瑚觀測機器人提供量化依據。

經過無數次失敗和反復推導，團隊終于得出了機器人低擾動航行性能與推進器布局及外形參數之間的數學公式。這一公式不僅為研發初期預測機器人構型的低擾動性能提供了極大便利，還顯著提高了研發效率。對比試驗中，傳統水下機器人靠近海底時激起半米高的泥沙云，而“海龜”機器人幾乎不泛起漣漪，沉積物干擾降低了90%，讓國際同行驚嘆水下觀測竟能如此“溫柔”。

然而，科研團隊的追求并未止步。2022年寒冬，實驗室里金屬撞擊聲此起彼伏。劉開鑫手握布滿劃痕的傳感器外殼，面對屏幕上劇烈波動的數據，眉頭緊鎖。原來，“海龜”機器人需為珊瑚觀測服務，必須貼近海底工作，距離珊瑚不超過1米，以便準確捕捉顏色細節。這要求機器人具備超高靈敏度，能夠瞬時調整姿態，避免觸底發生意外。

團隊意識到，直接獲取角加速度進行微分會放大傳感器噪聲，必須徹底顛覆測量架構。幾天后，劉開鑫突發靈感：將測試點移至機器人兩端，并用半徑乘以切向加速度，直接獲得角加速度。這一“三點慣性測量感知方法”迅速被付諸實驗，結果顯示，數據噪聲降低了約76.2%，響應時間縮短了1.1倍，傾角控制的穩定性提升了7.16倍。在載荷實驗中，“海龜”機器人面對4公斤的沖擊載荷時，能夠瞬時向上傾斜以補償失位情況，姿態修正時間僅需0.45秒。

海底環境復雜多變，凹凸不平，障礙物眾多。如何使機器人持續貼底并近距離運動，即使在崎嶇地形中也能靈活穿梭？傳統水下導航依賴“定點跟蹤”模式，無法滿足這一需求。團隊成員提出，將機器人的姿態信息融入算法中，或許能讓機器人像章魚觸手般靈活，實現360度自由調整姿態。

經過半年攻關，團隊成功在跟蹤算法中引入了姿態約束算法，使航行器姿態與環境碰撞關系深度融合，大大提高了機器人的敏捷性。這一創新成果被國際期刊贊譽為“開辟了敏捷型水下機器人的新方向”，使近海底環境觀測距離達到了厘米級別。在實海測試中，“海龜”機器人在一個寬度1米、高度0.8米的異形框架上完成打結任務，僅用時3分鐘，成功突破了水下航行器在海底復雜地形全域機動的技術瓶頸。

行業專家對“海龜”機器人交口稱贊，認為它不僅能用于觀測珊瑚，還能在水下捕撈、搜救等方面發揮重要作用。目前，團隊正在為“海龜”機器人增添更多功能，如搭載微距攝像頭捕捉珊瑚蟲的呼吸動作，配備機械臂使其能定點駐留觀測，變成一個“海底監控站”。在深海采礦中，“海龜”機器人還能多臺協同作業，通過搭載大模型精準定位礦源，既提高開采效率，又保護海底生態。