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科學家模仿磷蝦游泳開發(fā)出效率極高的水生機器人

2023-06-30 05:31:30 來源：cnBeta

(資料圖片)

雖然我們大多數(shù)人可能只是認為磷蝦是鯨魚的食物，但是這種微小的甲殼類動物是非常善于游泳的，以至于科學家們現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了一個受磷蝦啟發(fā)的機器人平臺，希望有一天能夠創(chuàng)造出成群的海洋探索游泳機器人。

磷蝦身長約兩英寸（51毫米），通過所謂的異時節(jié)律方式在水中移動。

像蝦和小龍蝦這樣的節(jié)肢動物也采用這種運動方式，這種運動方式包括通過動物底部的一排"游泳腿"（又稱褶足或游泳頭）發(fā)出連續(xù)的運動波。它的效果很好，因為磷蝦能夠快速加速和停止，并執(zhí)行尖銳的快速轉彎。

為了更好地了解元游動的力學原理，羅德島布朗大學的研究人員與墨西哥國立自治大學的同事合作，創(chuàng)造了受磷蝦啟發(fā)的Pleobot機器人平臺。

Pleobot比單個磷蝦大10倍 Wilhelmus實驗室

這個鉸接式裝置的大小是實際磷蝦的10倍--包含了一個由兩個3D打印的部分組成的人造胸足。當上面的部分被一個動力傳動系統(tǒng)向前和向后移動時，下面的部分被動地在水中來回搖擺，模擬真正的胸足動物依次打開和關閉的方式。

該研究的主要作者、布朗工程學院博士生薩拉-奧利維拉-桑托斯說："用生物體做實驗是具有挑戰(zhàn)性和不可預測的。Pleobot使我們能夠以無可比擬的分辨率和控制力來研究類似克里爾的游泳的所有方面，這有助于它在水下的機動性能。"

雖然在建造完整的磷蝦機器人之前還需要進行更多的研究，但Pleobot已經(jīng)幫助科學家們弄清了磷蝦在向前游動時如何能夠產(chǎn)生升力。該平臺揭示了當附屬物在其動力沖程中移動時，胸鰭魚背部的低壓區(qū)域提升升力的方式。

該項目負責人、布朗大學助理教授莫妮卡-馬丁內斯-威廉姆斯說："這項研究是我們開發(fā)下一代自主水下傳感車輛這一長期研究目標的起點。能夠了解附屬物層面的流體-結構相互作用，將使我們能夠對未來的設計做出明智的決定。"

關于這項研究的論文最近發(fā)表在《科學報告》雜志上。在下面的視頻中可以看到Pleobot的行動。

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