受海扁虫启发 研究人员发明多功能机器人以在水面上航行

盖世汽车讯 游泳机器人在绘制污染地图、研究水生生态系统以及监测珊瑚礁或湖岸等敏感区域的水质方面发挥着至关重要的作用。然而，许多设备依赖于嘈杂的螺旋桨，这可能会打扰或伤害野生动物。这些环境中的自然杂物（包括植物、动物和碎片）也对机器人游泳者构成了挑战。

图片来源：期刊《Science Robotics》

据外媒报道，EPFL工程学院（EPFL's School of Engineering）软传感器实验室和非稳定流诊断实验室（Soft Transducers Lab and the Unsteady flow diagnostics laboratory），以及马克斯普朗克智能系统研究所（Max Planck Institute for Intelligent Systems）的研究人员开发出一种紧凑而多功能的机器人，可以在狭小的空间内移动，并运输比自身重得多的有效载荷。这款灵活的游泳机器人比信用卡还小，重量为6克，非常适合稻田等空间有限的环境，或在水上机器中进行检查。相关研究论文已发表在期刊《Science Robotics》。

“2020年，我们的团队展示了自主昆虫级爬行机器人，但制造用于水生环境的不受束缚的超薄机器人是一个全新的挑战，”EPFL软传感器实验室负责人Herbert Shea表示。“我们必须从头开始，开发更强大的软执行器、新的波动运动策略和紧凑的高压电子设备。”

用于自主操作的微型电子设备

与传统的螺旋桨系统不同，EPFL机器人使用无声波动的鳍片（灵感来自海扁虫）来推进。这种设计加上其轻巧的重量，使机器人能够漂浮在水面上并无缝融入自然环境。

“我们的设计不仅仅是复制自然；它超越了自然生物所能达到的水平，”前EPFL研究员Florian Hartmann解释说。

该机器人的鳍摆动速度比海扁虫快10倍，可以达到惊人的每秒12厘米（2.6个身体长度）的速度。该机器人还通过使用四块人造肌肉来驱动鳍，实现了前所未有的机动性。除了向前游泳和转弯外，它还能够控制向后和侧向游泳。

为了驱动机器人，研究人员开发了一种紧凑型电子控制系统，该系统以500毫瓦的低功率（比电动牙刷的功率低四倍）向机器人的执行器提供高达500伏的电压。尽管使用高电压，但机器人的低电流和屏蔽电路使其对环境完全安全。光传感器充当简单的眼睛，使机器人能够自主检测和跟踪光源。

研究人员设想机器人将为生态研究、污染跟踪和精准农业等领域做出贡献。下一步涉及创建一个更强大的现场测试平台。

“我们的目标是延长机器人的运行时间，提高机器人的自主性，”Hartmann说道，“从这个项目中获得的基本见解不仅将推动仿生机器人科学的发展，还将为与自然和谐相处的实用、逼真的机器人系统奠定基础。”