受海月水母啟發 科學家開發出高效的游泳機器人

當談到開發能夠在水中高效移動的機器人時,科學家們經常向烏賊和水母等生物尋求靈感,而英國的一個研究小組剛剛製造出了一種能夠與它們中最好的游泳者一起游泳的機器人。這款柔軟靈活的機器人採用了一種新穎的推進方法,移動方式很像自然界中最高效的游泳者,並帶有一系列屬性,其創造者稱非常適合在脆弱和敏感的水下環境附近操作。

受海月水母啟發  科學家開發出高效的游泳機器人

該機器人由南安普頓大學和愛丁堡大學的工程師團隊創建,他們從被認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 “推進鍾 “的幫助下,該機器人模仿了這種海洋生物的運動方式。這包括一層橡膠膜,包裹着一組8根3D打印的柔性「肋骨」,機器人上半身處有一個小型活塞。這個活塞沖撞推進鍾,使其膨脹,然後反復彈回原形,產生流體噴射,推動機器人在水中游動。

受海月水母啟發  科學家開發出高效的游泳機器人

這模仿了水母使用的游泳技術,當以適當的頻率敲擊鈴鐺時,機器人能夠以每秒一個體長的速度游動,並與海月水母的效率相當。這種現象被稱為共振,指的是在恰到好處的頻率下施力後產生的巨大振動,就像推孩子盪鞦韆一樣。

據科學家們介紹,這是首次在潛水器中展示共振作為一種推進形式,該技術使機器人的游動效率是由推進器驅動的同類水下機器人的10到50倍。

「以前用噴射系統推動水下機器人的嘗試涉及通過剛性管子推水,但我們想更進一步,所以我們引入了彈性和共振來模仿生物學,」研究共同作者Thierry Bujard說。「我對結果真的很驚訝,我對設計的工作很有信心,但機器人的效率比我預期的要高得多。」

受海月水母啟發  科學家開發出高效的游泳機器人

由於該機器人具有柔軟靈活的外表,科學家們相信,有朝一日它可以在探索脆弱的環境中發揮作用,例如珊瑚礁、考古遺址或人類游泳者經常光顧的區域。該團隊現在將把注意力轉移到為機器人裝配這類應用所需的技術上。

「柔性水下機器人技術仍有許多挑戰和令人興奮的可能性需要探索,」來自南安普頓大學的Gabriel Weymouth博士說。「我們現在希望將這種機器人背後的概念擴展到能夠感知和導航其環境的完全可操縱和自主的水下車輛。」

這項研究發表在《科學機器人》雜志上。

來源:cnBeta