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        工業之美|仿生界又出黑科技,這是垂直上升速度最快的水母機器人

        時間:2020-04-21 10:54:53 來源:互聯網 閱讀:-

        大多數仿生水下機器人都是通過模擬金槍魚、鯉魚等魚類的游動原理制成。但這類仿生機器人很少能夠進行垂直方向上的游動。

        近年來,水母憑借其高效、靈活的噴射式推進方式,逐漸成為了仿生學家爭相模仿的對象。

        據行業公號機器人大講堂報道,日前,德克薩斯大學達拉斯分校的研究人員約納斯·塔德塞(Yonas Tadesse)等人,研發了一種可快速垂直游動,且有一定載荷的仿生水母軟體機器人。

        該仿生水母軟體機器人的運動機制,是通過向下噴射流體產生反作用力,推動其在水環境中進行垂直方向上的運動。

        工業之美|仿生界又出黑科技,這是垂直上升速度最快的水母機器人

        研究人員為該機器人配備了八個呈放射狀排列的最新型充氣式柔性氣動復合執行器,并由一臺空氣壓縮機提供動力。

        該復合執行器由一個單腔室和外層的薄彈簧鋼片組成。腔室的主要材料為有機硅膠樹脂。

        外層的彈簧鋼是一種不可拉伸材料,但具有良好的回彈效果。當一個力作用在該鋼片的一端并突然釋放時,鋼片能迅速縮回至原來的位置。

        工業之美|仿生界又出黑科技,這是垂直上升速度最快的水母機器人

        研究人員將復合執行器設計成側面厚、頂部薄的樣式,使空氣最大程度地進入腔室。

        通過壓縮機注入空氣,執行器可以快速地膨脹并彎曲,產生較大的瞬時推力,實現垂直方向上的快速運動。

        經測試,直徑220毫米的仿生水母軟體機器人,在魚缸中能夠承受100克的載荷,并以16厘米/秒的速度垂直游動。

        約納斯稱,與以前的仿生水母機器人相比,這款機器人的垂直上升速度是最快的。

        該機器人除了可用于軍事監視外,未來還可用于水下快速救援、海底探測、資源勘探、水下地形勘測等方面。

        相比于傳統剛性機器人,軟體機器人一般采用可變性較大的柔性材料制成,可以實現大尺度連續變形,并任意改變自身的尺寸和形狀。因此,軟體機器人也被業內視為機器人技術的未來。

        此前,科學家們已從水母身上獲得過許多靈感。

        據環球網消息,去年7月,英國《自然通訊》(Natural communication)雜志發表了一項最新研究,德國馬克斯?普朗克(Max Planck)智能系統研究所的梅廷·斯蒂(Metin Sitti)及其同事,發明了一種以缽水母碟狀幼體為靈感的軟體機器人。

        工業之美|仿生界又出黑科技,這是垂直上升速度最快的水母機器人

        該軟體機器人全長6毫米,擁有8根腕足,尖端由非磁性聚合物制成,全身被埋入磁性微粒。

        研究人員將該機器人放在水缸內,并在水缸外部圍上電磁線圈。只要操縱磁場,就可無線控制它的腕足收縮再恢復,就像游泳的水母一樣。

        這一無纜軟體機器人個頭較小,但其具備運輸、鉆挖等功能。

        據高級新聞科學網(Advanced Science News)報道,今年1月,加州理工學院和斯坦福大學的研究人員也發明了一種微型電子半機器人水母。

        該研究小組負責人斯坦福大學教授約翰·達比里(John Dabiri )表示,現在大量的研究已轉向開發模擬生物的仿生機器人,但給生物體本身配備電子元件,也是仿生機器人研究的一條新途徑。

        工業之美|仿生界又出黑科技,這是垂直上升速度最快的水母機器人

        斯坦福大學的研究人員為水母配備了一個微電子控制器,可以發出電脈沖,就像安裝了一個心臟起搏器。

        經測試,配備了微電子控制器的水母,脈沖頻率是普通水母的三倍。這使得水母的游泳速度從原來的2厘米/秒提高到4-6厘米/秒。

        斯坦福大學研究人員稱,該研究尚處于初級階段,希望未來能研究出一種足夠小的電子裝置,嵌入水母組織中。除了能控制其游泳速度外,還能操控其運動方向,從而應用于海洋探索。


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