新型機(jī)器人水母可能是監(jiān)視和照顧世界海洋中脆弱的部分而又不對(duì)其造成損害的關(guān)鍵。

這些機(jī)器人是由來(lái)自佛羅里達(dá)大西洋大學(xué)(FAU)和海軍研究辦公室的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開發(fā)的。它們被設(shè)計(jì)成能夠自由游泳，從一側(cè)轉(zhuǎn)向另一側(cè)以及通過狹窄的開口游泳。

研究人員今天在《生物靈感與仿生》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

來(lái)自FAU的通訊作者Erik Engeberg博士說(shuō)：“研究和監(jiān)測(cè)諸如珊瑚礁之類的脆弱環(huán)境一直是海洋研究人員所面臨的挑戰(zhàn)。軟機(jī)器人在解決這一問題上具有巨大的潛力。

“近年來(lái)，基于魚類和其他海洋動(dòng)物的仿生軟機(jī)器人在研究界越來(lái)越流行。水母是非常有效的游泳者，因此是優(yōu)秀的候選人。

“它們的推進(jìn)性能是由于它們的身體形狀而產(chǎn)生的，它們可以產(chǎn)生渦流，噴射推進(jìn)，劃船和基于吸力的運(yùn)動(dòng)的組合。”

為了利用這種性能，研究人員在其生命周期的幼蟲階段使用了月水母的形狀。以前的機(jī)器人 水母設(shè)計(jì)使用了多種不同的推進(jìn)機(jī)制，而新水母的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)是使用液壓網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行推進(jìn)的。

恩格伯格博士說(shuō)：“該機(jī)器人的主要應(yīng)用是探索和監(jiān)測(cè)脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，因此我們選擇了軟液壓網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器來(lái)防止意外損壞。此外，活水母具有中性浮力。為了模擬這一點(diǎn)，我們使用水對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了充氣網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器。”

為了讓水母能夠操縱，研究小組使用了兩個(gè)葉輪泵給八個(gè)觸角充氣。葉輪泵的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了水流開路，其中來(lái)自環(huán)境的水被泵入軟執(zhí)行器中以產(chǎn)生游泳行程。當(dāng)泵不通電時(shí)，觸手致動(dòng)器硅橡膠材料的彈性會(huì)收縮致動(dòng)器，從而在松弛階段將水推回到環(huán)境中。

這種彈性就像鈴狀收縮后的活水母所表現(xiàn)出的被動(dòng)彈性一樣。該設(shè)計(jì)還消除了對(duì)閥門的需求，從而降低了控制復(fù)雜性，空間要求和成本。

團(tuán)隊(duì)3-D使用硅橡膠作為執(zhí)行器，打印了五種不同的機(jī)器人水母。每個(gè)水母都有不同的橡膠硬度，以測(cè)試其對(duì)推進(jìn)效率的影響。