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受海月水母启发 科学家开发出高效的游泳机器人

未知 2021-01-21 20:28

  当谈到开发能够在水中高效移动的机器人时,科学家们经常向乌贼和水母等生物寻求灵感, 而英国的一个研究小组刚刚制造出了一种能够与它们中最好的游泳者一起游泳的机器人。 这款柔软灵活的机器人采用了一种新颖的推进方法,移动方式很像自然界中最高效的游泳者,并带有一系列属性,其创造者称非常适合在脆弱和敏感的水下环境附近操作。

受海月水母启发 科学家开发出高效的游泳机器人



  该机器人由南安普顿大学和爱丁堡大学的工程师团队创建,他们从被认为是自然界最高效的游泳者海月水母中寻找灵感。在工程师们所谓的 推进钟 的帮助下,该机器人模仿了这种海洋生物的运动方式。这包括一层橡胶膜,包裹着一组8根3D打印的柔性“肋骨”,机器人上半身处有一个小型活塞。这个活塞冲撞推进钟,使其膨胀,然后反复弹回原形,产生流体喷射,推动机器人在水中游动。

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  这模仿了水母使用的游泳技术,当以适当的频率敲击铃铛时,机器人能够以每秒一个体长的速度游动,并与海月水母的效率相当。这种现象被称为共振,指的是在恰到好处的频率下施力后产生的巨大振动,就像推孩子荡秋千一样。
  据科学家们介绍,这是首次在潜水器中展示共振作为一种推进形式,该技术使机器人的游动效率是由推进器驱动的同类水下机器人的10到50倍。
  “以前用喷射系统推动水下机器人的尝试涉及通过刚性管子推水,但我们想更进一步,所以我们引入了弹性和共振来模仿生物学,”研究共同作者Thierry Bujard说。“我对结果真的很惊讶,我对设计的工作很有信心,但机器人的效率比我预期的要高得多。”

受海月水母启发 科学家开发出高效的游泳机器人



  由于该机器人具有柔软灵活的外表,科学家们相信,有朝一日它可以在探索脆弱的环境中发挥作用,例如珊瑚礁、考古遗址或人类游泳者经常光顾的区域。该团队现在将把注意力转移到为机器人装配这类应用所需的技术上。
  “柔性水下机器人技术仍有许多挑战和令人兴奋的可能性需要探索,”来自南安普顿大学的Gabriel Weymouth博士说。“我们现在希望将这种机器人背后的概念扩展到能够感知和导航其环境的完全可操纵和自主的水下车辆。”
  这项研究发表在 《科学机器人》 杂志上。

  
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