受水母啟發(fā)，科學(xué)家研發(fā)水下機(jī)器人

當(dāng)談到開發(fā)能夠在水中高效移動(dòng)的機(jī)器人時(shí)，科學(xué)家們經(jīng)常向?yàn)踬\和水母等生物尋求靈感，而英國(guó)的一個(gè)研究小組剛剛制造出了一種能夠與它們中最好的游泳者一起游泳的機(jī)器人。這款柔軟靈活的機(jī)器人采用了一種新穎的推進(jìn)方法，移動(dòng)方式很像自然界中最高效的游泳者，并帶有一系列屬性，其創(chuàng)造者稱非常適合在脆弱和敏感的水下環(huán)境附近操作。

該機(jī)器人由南安普頓大學(xué)和愛丁堡大學(xué)的工程師團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建，他們從被認(rèn)為是自然界最高效的游泳者海月水母中尋找靈感。在工程師們所謂的 “推進(jìn)鐘 ”的幫助下，該機(jī)器人模仿了這種海洋生物的運(yùn)動(dòng)方式。這包括一層橡膠膜，包裹著一組8根3D打印的柔性“肋骨”，機(jī)器人上半身處有一個(gè)小型活塞。這個(gè)活塞沖撞推進(jìn)鐘，使其膨脹，然后反復(fù)彈回原形，產(chǎn)生流體噴射，推動(dòng)機(jī)器人在水中游動(dòng)。

這模仿了水母使用的游泳技術(shù)，當(dāng)以適當(dāng)?shù)念l率敲擊鈴鐺時(shí)，機(jī)器人能夠以每秒一個(gè)體長(zhǎng)的速度游動(dòng)，并與海月水母的效率相當(dāng)。這種現(xiàn)象被稱為共振，指的是在恰到好處的頻率下施力后產(chǎn)生的巨大振動(dòng)，就像推孩子蕩秋千一樣。

據(jù)科學(xué)家們介紹，這是首次在潛水器中展示共振作為一種推進(jìn)形式，該技術(shù)使機(jī)器人的游動(dòng)效率是由推進(jìn)器驅(qū)動(dòng)的同類水下機(jī)器人的10到50倍。

“以前用噴射系統(tǒng)推動(dòng)水下機(jī)器人的嘗試涉及通過剛性管子推水，但我們想更進(jìn)一步，所以我們引入了彈性和共振來模仿生物學(xué)，”研究共同作者Thierry Bujard說?！拔覍?duì)結(jié)果真的很驚訝，我對(duì)設(shè)計(jì)的工作很有信心，但機(jī)器人的效率比我預(yù)期的要高得多?！?/p>

由于該機(jī)器人具有柔軟靈活的外表，科學(xué)家們相信，有朝一日它可以在探索脆弱的環(huán)境中發(fā)揮作用，例如珊瑚礁、考古遺址或人類游泳者經(jīng)常光顧的區(qū)域。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在將把注意力轉(zhuǎn)移到為機(jī)器人裝配這類應(yīng)用所需的技術(shù)上。

“柔性水下機(jī)器人技術(shù)仍有許多挑戰(zhàn)和令人興奮的可能性需要探索，”來自南安普頓大學(xué)的Gabriel Weymouth博士說?！拔覀儸F(xiàn)在希望將這種機(jī)器人背后的概念擴(kuò)展到能夠感知和導(dǎo)航其環(huán)境的完全可操縱和自主的水下車輛?！?/p>

這項(xiàng)研究發(fā)表在《科學(xué)機(jī)器人》雜志上。
責(zé)編AJX