倣“章魚”機器人可在水下超快速通過
- 發佈時間：2015-02-11 01:30:55 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報訊 英國南安普敦大學、美國麻省理工學院（MIT）和新加坡麻省理工學院研究和技術聯盟的聯合團隊開發出一種像章魚一樣的機器人，可以在水中收縮從而以超快速度推進和加速，成為前所未見的人造水下航行器。該研究結果發表在最新一期的《生物靈感和倣生學》上。
最快的水生動物外形光滑而細長，這有助於它們輕易地在水中通行，而頭足類動物，如章魚，能夠用水填充自己的身體，然後迅速將水壓榨出，以這種方式獲得動力快速逃逸。
據物理學家組織網近日報道，受此啟發，這個聯合團隊製造了一個像章魚一樣的可變形機器人，骨架是3D列印的，除了一個薄彈性外殼外，沒有移動部件及能源裝置。
這個自推進機器人長30釐米，儘管一開始是非流線型，充水後快速縮小，通過底部發射出水為其提供顯著的推進和加速動力。
該機器人工作起來像吹足的氣球，撒了氣之後滿屋子飛。而裏面用3D列印的聚碳酸酯骨架可保持氣球緊致，最終的形狀會呈流線型，鰭片設在後面以保持其直線前進。
這種機器人能夠在不到一秒鐘內加長到身體10倍的長度。在最近的實驗室測試中，這種機器人加速載荷1公斤，不到一秒鐘時速達6英里。相當於一個迷你庫柏車在水下攜帶額外重量350公斤（使車的總重量達到1000公斤），由靜止加速到每小時60英里。
這種表現在之前的人造水下航行器中是前所未有的。該研究的主要作者、南安普敦大學南安普敦海洋研究所講師加布裏·埃爾博士説：“人造水下航行器的設計要盡可能精簡，但除了使用大量推進劑的魚雷例外，之前這些運載工具沒有一個能達到這種程度，儘管在機械方面設計得很複雜。”
他説：“剛體物體總是把能量損失到周圍的水中，但迅速收縮形式的機器人實際上是使用水來助力推進，以超快速度逃離，形成了53%的能源效率，這要比突然彈動的魚遊得快。”
研究人員計算，若把該機器人造得更大些，可以提高它的快速啟動性能，將其應用發展為人工水下運載車輛，可以匹配相應的速度、機動性和生物靈感的效率。並且，這項研究給其他工程領域帶來影響——阻力是至關重要的，如飛機機翼的設計，並對生物系統不同形狀的變化研究也帶來觸動。
（華淩）
