受水母启发的机器人动作就像自然界最有效率的游泳运动员

研究人员从月亮水母身上获得灵感，开发出一种高效的游泳机器人  亚历山大·瓦塞宁-自己的作品（CC By-SA 3.0）

当谈到开发能够在水中高效移动的机器人时，科学家们经常会从乌贼和水母之类的动物身上寻找灵感，而英国的一个研究小组刚刚研制出一种能够与最好的动物一起游泳的机器人。这种柔软灵活的机器人采用了一种新颖的推进方式来移动，就像自然界中最有效率的游泳者一样，并且具有一系列的特性。它的创造者说，这些特性非常适合在脆弱和敏感的水下环境附近工作。

机器人是由南安普敦大学和爱丁堡大学的一组工程师创建的，他们从被认为是自然界最有效率的游泳者奥雷莉亚奥利塔或月亮水母中寻求灵感。机器人借助工程师们称之为“推进钟”的装置模仿这种海洋生物的运动。

这包括一个橡胶膜，它包裹着一组八个3D打印的柔性肋骨，机器人上半身有一个小活塞。该活塞冲破推进钟，使其膨胀，然后反复弹回其原始形状，产生流体射流，推动机器人通过水。

这模仿了水母使用的游泳技术，当钟以正确的频率敲打时，机器人能够以每秒一个身长的速度游泳，其效率相当于Aurelia aurita。这种现象被称为共振，是指在正确的频率下施力产生的巨大振动，就像推孩子荡秋千一样。


以水母为灵感的高效机器人示意图    南安普敦大学

根据科学家的说法，这是第一次在潜水器中证明共振是一种推进方式，这项技术使机器人的游泳效率比类似的由螺旋桨驱动的水下机器人高10到50倍。

“以前用喷射系统推动水下机器人的尝试涉及通过刚性管道推动水，但我们想更进一步，所以我们引入了弹性和共振来模拟生物学，”合著者蒂埃里·布贾德（Thierry Bujard）说。“我真的对结果感到惊讶，我相信设计会成功，但机器人的效率远远高于我的预期。”

由于该机器人具有柔软灵活的外部特征，科学家们相信，有朝一日，它将被证明在探索脆弱环境（如珊瑚礁、考古遗址或人类游泳者经常光顾的地区）方面很有用。该团队现在将把注意力转移到为机器人配备此类应用所需的技术上。

南安普敦大学的Gabriel Weymouth博士说：“用软水下机器人技术探索仍然存在很多挑战和令人兴奋的可能性。”我们现在正试图将这个机器人的概念扩展到一种能够感知和导航环境的完全可操作和自主的水下航行器。

资料来源：南安普敦大学