從前,有一隻8個觸鬚的水母,長得像朵潘小花

2021-01-13 果殼網

在海洋中遨遊著成千上萬隻看起來嬌小、脆弱的水母,當這些漂亮的水母變身為機器人,會是怎樣的情景?



近期,一款基於月亮水母的軟機器人水母出現在人們的視野中。這是來自佛羅裡達大西洋大學(FAU)和美國海軍研究辦公室的科學家團隊建造的3D印表機器人水母。



它以神似月亮水母的造型出道,並且它們的身體有著出人意料的柔韌性,能夠遊過許多比他們身體更狹窄的開口。



在電影《黑客帝國》中有數以千計的長著觸角、形似章魚的機械機器人,它們被冠以「衛兵」之名,可在空中漂移,可向人類和宇宙飛船發起攻擊。在片中,它們也對主人公裡奧發起過攻擊和追捕。


當年在科幻電影中出現的情節,如今隨著科技手段的進步,水母機器人也躍然出現在人們的視野之內。



這款機器人的研究者相信,它們出色的性能能夠使它們在不幹擾生態環境的情況下,充當一些脆弱的、需要悉心呵護的野生動物的「海洋衛兵」,來監測和保護海洋生態系統,幫助人類更好地了解平靜的海面下所孕育的複雜情況。


為了能夠實現柔韌性和仿生性,這個水母機器人採用了8個矽橡膠觸鬚,每個液壓系統擁有兩個葉輪泵,當水泵將水泵入時,矽觸鬚將膨脹,然後停止泵水,觸鬚將會放鬆下來,當水泵未通電時,矽橡膠觸鬚良好的自然彈性會迫使水回流,這就幫助水母機器人擁有了遊泳的能力,而且這種遊泳姿勢與現實水母的十分相似。



至於為什麼會選擇水母來作軟體機器人,恩格斯博士表示:「水母是高效的遊泳運動員,並且最重要的是,它們的推進性能是由於它們的身體形狀,它可以產生渦旋,噴射推進,划船和基於吸力的運動的組合。這很方便我們用機械裝置來重現水母的一些動作和通過不斷地試驗,添加一些我們想要的功能。」



為了實現某些功能,研究人員也會根據情況選擇一些適合的裝置。例如,恩格斯博士提到:「機器人的主要應用是探索和監控脆弱的生態系統,因此我們選擇軟液壓網絡執行器來防止意外損壞。此外,活水母具有中性浮力。為了模仿這一點,我們在遊泳時用水給液壓網絡執行器充氣。」


另外,提到水母機器人,更多人最先想到的可能不是這個「新貴」,而是美國Festo公司之前打造的 「巨無霸」-「空中水母」。它長著8隻觸角,由於機器人體內充滿氦氣,所以能像水母漂浮在海裡一樣漂浮在空氣中,看起來非常漂亮。



「空中水母」的主體部分是一個由雷射燒結製成的密制艙,另外8個觸鬚仿生於魚鰭,包含軟硬適度的「主心骨」,骨外連接著柔性的表面,表面分成兩個腔,壓力可以分別調整,使整個觸鬚向某個方向彎曲。而且每根觸鬚的頂端都有小鰭,受觸鬚帶動,小鰭可以像魚尾那樣划水,推動機器人水母前進。



換個角度,動作同樣優美。



水中機器人需要考慮到很多複雜的因素,需要一系列傳感器和部件的協調配合。



如今,越來越多類似的仿生機器人出現在機器大家庭中,果蠅、魔鬼鰻、蝴蝶、蜻蜓機器人等等,它們來自於人們對自然的學習和探索,是人們對某種生物優勢的學習和運用,它們都有著自己獨有的結構和設計,也擁有著自己的功能和特性,相信會有更多機械小夥伴會來到我們的生活中為我們服務。


本文經授權轉載自公眾號機器人大講堂

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