联系我们

机器人技术

工程师建造了像乌贼一样的水下勘探机器人

已发表

 on

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的工程师们创造了一种类似鱿鱼的机器人用于水下勘探。机器人不受束缚,可以使用水流自行推进。它还克服了电气挑战,例如能够携带传感器,特别是相机。

迈克尔·T·托利(Michael T. Tolley)是该研究的资深作者之一,也是加州大学圣地亚哥分校机械与航天工程系的教授。 

托利说:“实质上,我们重新创建了鱿鱼用于高速游泳的所有关键功能。” “这是第一个可以像乌贼一样产生快速运动的喷射脉冲的无束缚机器人,并且可以通过改变其身体形状来实现这些喷射脉冲,从而提高游泳效率。”

研究 发表于 生物灵感和仿生。

鱿鱼机器人

受乌贼启发的机器人由柔软的材料(例如丙烯酸聚合物)以及一些更刚性的3D打印和激光切割零件组成。在水下探索中,软机器人对鱼类和珊瑚更安全,因为刚性机器人可能会损坏它们。但是,有一个缺点。软机器人的操纵速度通常较慢且效率较低。 

研究团队由机器人专家和计算机仿真专家组成。小组视鱿鱼为例,因为它们能够快速移动。头足类动物通过射流推进机制达到这一速度。

该团队从鱿鱼中汲取了灵感,设计了机器人,以便可以将水带入体内并将弹性能量存储在皮肤和柔软的肋骨中。然后,通过压缩机器人的身体释放能量,从而产生一股水流推动机器人。

当机器人不动时,它会握住纸灯笼的形状,其肋骨很柔软,就像弹簧一样。机器人的每一端都有一块圆形板,肋板连接在该板上,肋板连接到一个吸水和排水的喷嘴上。为了使水排出,机器人的身体必须收缩。然后,剩余的板用于固定传感器,例如防水摄像机。 

这个‘squidbot’喷射并拍摄珊瑚和鱼的照片

在YouTube上观看此视频

测试机器人

鱿鱼机器人在Geno Pawlak教授的实验室进行了测试,该实验室位于加州大学圣地亚哥分校的机械和航天工程系。经过这些测试后,它被送到斯克里普斯海洋学研究所加州大学圣地亚哥分校白桦水族馆的水箱中。 

可以通过调节喷嘴来操纵机器人,并且证明电池和相机等电气组件的防水效果很好。该设备以大约每秒18到32厘米的速度行进,大约每小时半英里。速度令人印象深刻,比大多数软机器人要快。

Dexcom的高级医疗设备工程师Caleb Christianson在研究小组中领导了这项研究。 

“在我们能够优化机器人的设计使其可以在实验室的水箱中游泳之后,特别令人兴奋的是,看到该机器人能够在珊瑚和鱼类之间的大型水族馆中成功游泳,证明了它的可行性。适用于实际应用。”克里斯蒂安森说。 

在测试了各种不同型号的喷嘴之后,研究小组最终找到了一种可以提高机器人效率并使其以更快的速度运转和移动的机器人。导致这一发现的主要因素之一是对喷气推进的模拟,该模拟由朱强教授及其团队在圣地亚哥加州大学结构工程系领导。