发表在《科学机器人》(Science Robotics)杂志上的研究结果表明,这种新型水下机器人可以像乌贼和水母一样快速高效地游泳,而正是乌贼和水母激发了它的设计灵感,凭借其轻巧的设计和柔软的外观,潜在地为水下探索开启了新的可能性。
合著者Francesco Giorgio-Serchi博士,讲师和总理的家伙,工程学院,爱丁堡大学,说:“生物的魅力如乌贼、水母和章鱼已经越来越巨大,因为他们是非常独特的,他们缺乏支持骨架结构并不阻止他们优秀的游泳壮举。”
“运输成本”被用来比较生物学中不同物种的效率,通过这种方法,水母是自然界中效率最高的动物,轻松击败了奔跑和飞行的动物以及多骨鱼类。
这款新机器人由南安普顿大学开发,是第一个展示了利用共振进行水下推进的好处的潜水器。共振指的是在理想频率施加一个力时发生的大振动,就像推秋千上的孩子。这使得机器人只需要很少的能量就能产生巨大的水流来推动自己前进。
这个简单而有效的机制由橡胶膜包裹着8个3d打印的柔性肋组成,它们一起形成了一个“推进钟”。机器人上半部分的一个小活塞反复敲击这个钟,使它膨胀,然后弹回来。这模仿了水母的游泳技术,并产生了水流喷射来推动机器人在水中前进。当活塞以正确的频率(部件的自然共振)工作时,机器人可以以每秒一个体长的速度移动,
杏耀客服怎么联系,其效率与aurrella aurita水母相当。
最新的测试表明,这种新型机器人的效率是由螺旋桨驱动的典型小型水下机器人的10到50倍。这种效率的提高,再加上机器人柔软、灵活的外观,将使它成为在敏感环境附近操作的理想选择,如珊瑚礁、考古遗址,杏耀甚至是在挤满游泳者的水域。
合著者Thierry Bujard是南安普顿大学造船专业的研究生,他在几个月内设计并制造了这个机器人。Thierry说:“以前用喷射系统推动水下机器人的尝试涉及将水通过刚性管道,但我们想要更进一步,所以我们引入弹性和共振来模拟生物学。我对结果感到非常惊讶,我相信这个设计是可行的,但机器人的效率比我预期的要高得多。”
该项目负责人、该大学工程学院副教授Gabriel Weymouth博士补充说:“使用共振技术的好处在于,我们可以用很小的功率实现推进钟的大振动;我们只需要把它戳出形状,然后让它的弹性和惯性来做剩下的事情。这让我们得以解开海洋生物利用喷气机游泳时所使用的推进效率。
在过去的十年里,对灵活的和受生物启发的机器人的研究激增,比如波士顿动力公司的“Big Dog”,因为它们可以比标准的工业机器人更多功能。这项研究表明,这些概念也可以应用于水下机器人。
“使用软水下机器人技术探索仍然有许多挑战和令人兴奋的可能性。我们现在希望将这款机器人的概念扩展为一种完全可操纵的自主水下机器人,能够感知和导航其环境。”