Cnbeta 02月24日
受扁形虫启发的水生机器人通过摇摆自身来游泳
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这款新型机器人模仿扁形虫的游泳方式,采用柔软的橡胶膜作为胸鳍,通过电液致动器产生波浪推动前进。该机器人重量轻、体积小,能够在水面上灵活移动,且不会产生噪音。目前的原型机配备了光传感器,能够自主跟踪光源。未来,它有望应用于环境监测、污染跟踪以及精准农业等领域,为水生环境的数据收集提供了一种安全、高效的解决方案。

🌊 灵感源于扁形虫:该机器人模仿扁形虫的游泳机制,通过起伏柔软的橡胶膜(胸鳍)在水面上移动,避免了传统螺旋桨对水生生物的潜在伤害。

⚡️ 电液驱动,安静高效:每个鳍都与电液致动器相连,产生波浪推动前进,功率仅为500毫瓦,且无电机噪音,保证了机器人在敏感水域的安静运行。

🌱 多功能应用前景:目前原型机配备光传感器,可自主跟踪光源。未来可用于环境监测、污染追踪,甚至在稻田等环境中执行精准农业任务。

💪 轻巧但强劲:机器人自身重量仅6克,但能够推动超过自身体重16倍的漂浮物,展示了其强大的负载能力。

如果一个机器人要在敏感的水生环境中收集数据,那么它就不应该装备会伤害野生动物或被杂草缠住的呼呼作响的螺旋桨。 一种新型机器人利用受扁形虫启发的游泳机制解决了这一问题。

虽然海洋扁形虫一般都呆在海床上,但它们可以通过起伏自己又薄又扁的身体在开阔的水面上游泳。 一连串的行波从蠕虫身体的前部开始,滚动到后部,推动它前进。

现在,瑞士 EPFL 的科学家们将这一动作复制到了一个微型无绳机器人身上,它可以在水面上向任何方向移动。 这个由电池供电的装置仅重 6 克,长 45 毫米,宽 55 毫米。

它的推进系统包含两片柔软、灵活、6 毫米厚的橡胶膜,作为胸鳍。 每个鳍都与自己的电液致动器相连,致动器产生的波浪穿过薄膜。 机载电子控制系统为每个驱动器提供高达 500 伏的电压,功率仅为 500 毫瓦。

利用这一装置,机器人能够以每秒 12 厘米(4.7 英寸)的速度在表面上滑行。 它实际上改进了扁形虫的机制,因为它的鳍的起伏速度是扁形虫身体的 10 倍。 更重要的是,除了能够向前移动和向两侧转动外,如果再安装两个执行器,机器人还能向两侧或向后移动。 此外,据称它不会产生任何电机噪音。


机器人俯视图,白色背景下看不到透明的鳍膜

目前的原型机配备了光传感器,可以作为基本的眼睛,让它能够自主跟踪移动光源。 它还能推动重量超过自身体重 16 倍的漂浮物。这种机器人的更先进版本可能用于环境监测、污染跟踪以及在水稻田等环境中执行精准农业任务。

EPFL前研究员弗洛里安-哈特曼(Florian Hartmann)说:"我们的目标是延长工作时间并提高自主性。从这个项目中获得的基本见解不仅将推动生物启发机器人科学的发展,还将为与自然和谐相处的实用、逼真的机器人系统奠定基础。"

有关这项研究的论文最近发表在Science Robotics杂志上。 您可以在下面的视频中看到机器人的动作。


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