水下机器人如何借鉴乌贼和水母的游泳技术实现高效推进?
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发布时间:2024-05-29 08:45
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时间:2024-06-03 16:55
创新突破:科学家研发出模仿乌贼的高效水下机器人
南安普敦大学和爱丁堡大学的科研团队联手,创造出一款科技与自然完美融合的新型水下机器人,它能像海洋中的高效游泳者Aurelia aurita水母一样,通过共振推进技术展现出惊人的游泳能力。这一科研成果发表在《科学机器人》杂志上,揭示了未来水下探索的新可能,其轻盈设计和柔软外观,让人惊叹于鱿鱼、水母等生物无骨骼结构却游速出众的特性。
作为爱丁堡大学工程学院讲师的Francesco Giorgio-Serchi博士表示:“鱿鱼、水母和章鱼的游泳方式独特,无骨但游得飞快,这让我们深感着迷。它们在生物界的运输效率评级中,轻松超越了奔跑、飞翔和有骨架的生物。”
这款创新机器人,首次在南安普敦大学研发,利用共振原理,只需微小功率就能产生强大的水射流,其设计灵感源自水母的泳姿。机器人主体由8个3D打印的柔性肋骨和一个橡胶膜构成的“推进铃”,通过反复膨胀与弹回,模仿水母的游泳方式,实现高效推进。当操作频率与组件共振一致时,机器人能每秒移动一身体长,效率媲美Aurella aurita。
测试数据显示,这款机器人比传统螺旋桨驱动的水下设备效率提升十到五十倍,其柔软灵活的特性使其在如珊瑚礁、考古现场乃至拥挤水域中展现出非凡的优势。南安普敦大学的硕士生Thierry Bujard,仅用数月时间就完成了这款机器人的设计和制造,他对结果的高效感到惊喜:“我们不仅追求弹性,还引入了共鸣,这比传统喷射系统更接近生物体的推进方式。”
Gabriel Weymouth博士,南安普敦大学工程学院副教授,作为项目监督者补充说:“共振技术使我们能以极小的能源驱动大范围的振动,这正是海洋生物高效游泳的秘密。我们的研究正朝着可感知和自主导航的软体水下航行器迈进,为未来科技与自然的融合开启新篇章。”
这项研究不仅拓宽了对生物启发机器人技术的理解,也预示了在水下探索领域,柔和而智能的机器人将大有可为,为科技与环境的和谐共生写下新的篇章。
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