透明的鳗鱼般柔软的机器人可以在水下默默地游泳

由加利福尼亚大学的工程师和海洋生物学家开发的一种创新的鳗鱼式机器人可以在没有电动机的情况下在盐水中静静地游泳。相反,机器人使用充满水的人造肌肉来推动自己。足部机器人连接到保留在表面上的电子板,实际上也是透明的。

该团队,其中包括来自加州大学圣地亚哥分校和加州大学伯克利分校的研究人员,详细介绍了的4月25日发行自己的工作科学机器人。研究人员说,机器人是迈向未来的重要一步,当时软机器人可以在海洋中与鱼类和无脊椎动物一起游泳而不会打扰或伤害它们。如今,大多数用于观察海洋生物的水下航行器都是刚性和潜艇式的,并且由带有噪音螺旋桨的电动机提供动力。

“而不是螺旋桨,我们的机器人使用柔软的人造肌肉像鳗鱼一样在水下移动而不发出任何声音,”Caleb Christianson博士说。加州大学圣地亚哥分校Jacobs工程学院的学生。

一个关键的创新是使用机器人游动的盐水来帮助产生推动它的电力。机器人配备有电缆,可以对周围的盐水和人造肌肉内的水袋施加电压。然后,机器人的电子设备在机器人外部的水中提供负电荷,并在机器人内部释放激活肌肉的正电荷。电荷导致肌肉弯曲,产生机器人起伏的游泳运动。这些电荷位于机器人表面之外,携带的电流非常小,因此对附近的海洋生物来说是安全的。

“我们最大的突破是将环境作为我们设计的一部分,”该论文的通讯作者,加州大学圣地亚哥分校Jacobs学院的机械工程教授Michael T. Tolley说。“将会有更多的步骤来创建一个高效,实用,不受束缚的鳗鱼机器人,但此时我们已经证明它是可能的。”

此前,其他研究小组已开发出具有类似技术的机器人。但是为了给这些机器人提供动力,工程师们正在使用需要在半刚性框架内保持恒定张力的材料。的科学机器人研究表明,框架是没有必要的。

“这在某种程度上是最适合水下探测的机器人,”托利说。

机器人在位于加州大学圣地亚哥分校的斯克里普斯海洋学研究所和托利实验室的桦木水族馆内,在充满果冻鱼,珊瑚和鱼的盐水箱内进行了测试。

机器人人造肌肉内部的导电室可以装载荧光染料(如研究和本新闻稿中的视频所示)。将来,荧光可以用作一种信号系统。

接下来的步骤还包括提高机器人的可靠性和几何形状。研究人员需要改进镇流器,为机器人配备重量,以便它可以更深地潜水。目前,工程师已经使用一系列物体(如磁铁)即兴创作了压载重量。在未来的工作中,研究人员设想为他们的鳗鱼机器人建造头部以容纳一套传感器。

该研究得到了海军研究办公室的资助。Christianson得到了美国国家科学基金会研究生研究奖学金的支持。