海洋环境科学

“树叶”仿生软体机器人,在水下翩翩起舞,保 

来源:海洋环境科学 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2021-05-22

说到水下软体机器人,大多都是模仿鱼类、海星、水母等生物,从没听过树叶也能成为开发软体机器人的灵感!近期,来自韩国首尔国立大学机械工程系的科学家以风中落叶为灵感,开发了一款软体机器人,并登上了机器人顶级期刊《SCIENCE ROBOTICS》的封面!

以落叶为灵感的软体机器人

这款机器人被称为“Swimming Leaf”,(下称“树叶”),能够自主游泳,向下游动时就和树叶飘落一模一样。还具有整合探索和维护海洋环境所需的各种功能的潜力,比如捡起水底的塑料垃圾。

研究人员发现,树叶上有关键的9个质量点,每个点上的点质量会在质心和浮力之间造成偏移,从而产生与环境耦合的内部扭矩,就是我们平时看到的树叶“摇摇晃晃”飘落下来。而“树叶”机器人则可以通过改变其自身密度分布情况,来实现自主运动。

研究人员称,“树叶”机器人具有探索和维护海洋环境的巨大潜力,可以从小到一毫米的大小到几米甚至更大的面积广泛使用。为了证明这种可能性,研究人员做了一个实验,结合折纸设计展示了大面积的水面除油污功能。

把机器人放在一个小水箱中,这里它不是以“树叶”的形式,而是利用了超疏水-超亲油吸附片制作了一个自展开折纸框架,下水后几秒钟就可展开。

随后机器人可对准油污区域,自动游到溢油区并去除污染物。

如果把亲油吸附片换成轻薄的多个胶粘片,机器人还可以清理水底的塑料垃圾。

下一步:不被急流冲走

“树叶”在静水中具有良好表现,但是它这么轻,如果水流很急的话怎么办?

研究人员表示,自然发生的湍流也是考虑实际运动的必要因素,但事实上,他们还未解决湍流对机器人游起来的负面影响,因此还要进一步研究对流动水中的运动控制。

但这并不影响“树叶”开启了水下软体机器人的新形式和新功能,由于“树叶”轻巧和较大的表面积特性,它更容易受到电流影响,能够以非常节能的方式长距离行驶。

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