近日，重大装备设计与控制工程研究所陈卫星副教授课题组提出面向海洋机器人的伞翼型波浪能随体发电技术。研究成果“An In-Situ Umbrella-Shaped Wave Energy Converter With Adjustable Resonance Period for Ocean Robots”发表在机电领域期刊IEEE/ASME Transactions on Mechatronics上。博士生路云飞为论文第一作者，陈卫星副教授为通讯作者。
海洋机器人是开展无人海洋探测的关键装备，然而其续航能力始终受限于有限的电池容量。利用波浪能供电虽是可行路径，但传统波浪能装置受限于机器人结构尺寸，难以在保持紧凑外形的同时实现高效发电。对此，本研究提出一种伞翼型随体波浪能发电装置（U-WEC），通过“结构可调、模式可变”的新构型，实现了波浪能捕获与机器人机动性的有机融合。
U-WEC具备波浪能发电、浮标观测与机器人机动三种工作状态。在发电模式下，周向分布的翼片展开以扩大能量捕获面积，结合浮力与姿态模块的协同调节，动态调整系统共振周期，有效适应不同波况，实现波浪能高效俘获；在机器人模式下，翼片收拢以贴合主体，显著降低流体阻力，保障水下机动能力。U-WEC通过内置的浮力与姿态模块，实现从“垂直漂浮”的发电/浮标模式到“水平潜航”的机器人模式的主动切换，使其从一个单纯的“能量收集器”转变为集发电、驻留、巡航功能于一体的融合化海洋移动平台。
研究团队建立了U-WEC的水动力学模型，并通过水池实验验证了其运动响应与发电性能。在能量周期5秒、有效波高1.5米的非规则波中，U-WEC可实现13.05 W的发电功率，功率密度达0.087 W/kg。该研究不仅为海洋机器人提供了可行的能源自供给方案，也为各类无人海洋装备的长期原位作业提供了新的技术路径。
论文链接：https://doi.org/10.1109/TMECH.2025.3608753
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