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研究人员成功研制出软体章鱼仿生机器人

Tech Xplore       2024-11-06

新加坡国立大学的研究人员受章鱼的启发,开发出了一种新型机器人。该项研究发表在arXiv预印本服务器上的一篇论文中,该新型机器人既可用于完成现实世界中的水下任务,也可用于章鱼游泳的生物力学基础研究。

负责这项研究的Cecilia Laschi教授表示:“我们的研究在很久以前就开始了,我们研究了伸手和抓握、运动和游泳的各种原理。”

与许多其他海洋动物相比,章鱼异常敏捷,因为它们既能在水下快速游动,又能操纵周围的物体。这项最新研究的主要目标是开发一种能够可靠复制章鱼先进水下技能的机器人系统。

论文第一作者之一张一元(Yiyuan Zhang)说:“我们工作的最初目标是开发一种平台,在查阅以前的文献时,我们发现现有的设计过于复杂,尤其是在模仿章鱼的八只手臂时”。“我们的主要目标是创建一个更易于使用和构建的平台,它不仅能捕捉章鱼运动的精髓,还能鼓励水下机器人技术领域更广泛的研究和创新。”

该机器人有八只柔软的手臂,通过一种创新的伞状机制来驱动。这种创新机制由以恒定速度旋转的两个电机驱动,因此无需为每个手臂配置八个不同的电机和单独的致动器。

张一元(Yiyuan Zhang)说:“当机器人在水中移动时,它的手臂会轻轻张开,形成一个低阻力的形状,让它可以毫不费力地滑行”。“然后,当它要向前推进时,双臂迅速合拢并变硬,产生强大的推力--就像章鱼一样!这种设计不仅简化了机械和控制,还提高了效率,使机器人既有效又易于管理。”

通过创新的机器人设计,研究人员能够近似复制章鱼的游泳模式。在初步测试中,研究人员发现他们的机器人能够高效地向前推进,在第二次动力冲程中达到了314毫米/秒的峰值速度。

与之前推出的章鱼启发机器人平台相比,该团队提出的系统复杂度要低得多,但却能达到相当的游泳性能。新机器人的另一个优点是节能,因为它可以在水下长距离游动,同时最大限度地降低能耗。

张一元(Yiyuan Zhang)表示,“我们的章鱼机器人的实际应用非常广泛,包括水下探索、环境监测,甚至搜救行动。我们目前正专注于利用这个平台推进我们对章鱼式水下运动和操纵的研究,这可能会为机器人技术开辟新的可能性。”Laschi教授补充道:“我们的计划是彻底改变水下机器人的设计和制造方式,并将其在控制和能源方面的操作能力和自主性提升到一个新的水平”。


关键词:仿生机器人;水下机器人;生物力学