科學家設計出類似魚的軟體機器人 可在馬里亞納海溝中進行探索

據外媒CNET報道,在我們海洋的深淵深處,有很多奇特的海洋生物。那里存在着奇異但美麗的噩夢「燃料」。其中一些壯麗而可怕的生物已經發展出了一種令人難以置信的抵抗深海的骨質壓力。而科學家們已經利用這些來自自然界的線索,製造了一種小型的軟體機器人,這種機器人可以到達海洋的最深處:馬里亞納海溝。這些類型的機器人有一天可能會改變我們監測和清理海洋的方式。

科學家設計出類似魚的軟體機器人 可在馬里亞納海溝中進行探索

在周三發表在《自然》雜志上的一項研究中,中國的一個工程師團隊揭示了一種以鋰電池為動力的軟體機器人,它可以在以前只有剛性、堅固的潛水器才能到達的深度進行探索。這款無束縛的機器人潛水器只有22厘米長,有點像小蝠鱝,但它的設計其實是基於深海獅子魚,這是一種潛伏在海面下26000英尺的魚類。

為了實現深海潛水,研究人員利用了幫助獅子魚在深海中繁衍生息的兩個特點:它的 “不完全頭骨 “和側鰭。

我們通常認為頭骨是大腦和世界之間堅硬、封閉的邊界,是骨骼中幾乎不可逾越的部分。蝸牛魚的頭蓋骨卻恰恰相反,它充滿了孔洞。這是魚對深海環境的必要適應,因為海洋最深處的擠壓會使封閉的頭蓋骨崩潰,骨頭的更好分布意味着更少的壓力。

研究人員將這一理念應用於機器人內的電子元件。他們將電子元件,如微控制單元(一台小型計算機)、電池和電壓放大器,彼此分開,並將設計進行測試。在實驗室里,壓力大大降低。

研究人員按照獅子魚的形狀建造了一個硅體,並建造了小側鰭,以實現游泳。鰭被連接到一個被稱為介電彈性體的裝置中,這是一種智能材料,當施加電流時,它會收縮或膨脹。小電壓可以激發運動。在上面的視頻中,你可以看到機器人的表現。誠然,它並不是在水中飛馳:研究人員表示,在低於海平面70米的測試中,它能夠以幾乎每秒4厘米的速度移動。

為了測試機器人在馬里亞納海溝中的性能,研究小組將其連接到一個「登陸器」上,該登陸器落到海面下約35000英尺的海底。研究人員還連接了一個記錄裝置,以監測機器人的移動成功率,但不允許它在海溝中自由游泳。它大約存活了45分鍾,幸運的是,它沒有被永遠留在海底。在計時器過期後,着陸器上的壓載物被釋放,機器人回到了海面。

科學家設計出類似魚的軟體機器人 可在馬里亞納海溝中進行探索

新加坡國立大學機械工程師Cecilia Laschi和英國林肯大學機器人學家Marcello Calisti在《自然》雜志上撰寫的《新聞與觀點》附文稱,這項新研究不會很快看到軟體機器人湧入深海。新的機器人仍然有一些缺陷。研究人員說,其中之一是,它「無法承受可觀的擾動」,因此 「很容易被水下水流沖走」。

不過,這項工作確實為機器探索和監測海洋提供了一條新的途徑。Laschi和Calisti指出,軟體機器人或許能夠在不受損害的情況下執行採集水下標本等微妙程序,甚至在魚群中游動時也不會受到干擾。

來源:cnBeta