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科学家模仿磷虾游泳开发出效率极高的水生机器人

2023-06-30 05:36:07 cnBeta


(相关资料图)

虽然我们大多数人可能只是认为磷虾是鲸鱼的食物，但是这种微小的甲壳类动物是非常善于游泳的，以至于科学家们现在已经开发了一个受磷虾启发的机器人平台，希望有一天能够创造出成群的海洋探索游泳机器人。

磷虾身长约两英寸（51毫米），通过所谓的异时节律方式在水中移动。

像虾和小龙虾这样的节肢动物也采用这种运动方式，这种运动方式包括通过动物底部的一排"游泳腿"（又称褶足或游泳头）发出连续的运动波。它的效果很好，因为磷虾能够快速加速和停止，并执行尖锐的快速转弯。

为了更好地了解元游动的力学原理，罗德岛布朗大学的研究人员与墨西哥国立自治大学的同事合作，创造了受磷虾启发的Pleobot机器人平台。

Pleobot比单个磷虾大10倍 Wilhelmus实验室

这个铰接式装置的大小是实际磷虾的10倍--包含了一个由两个3D打印的部分组成的人造胸足。当上面的部分被一个动力传动系统向前和向后移动时，下面的部分被动地在水中来回摇摆，模拟真正的胸足动物依次打开和关闭的方式。

该研究的主要作者、布朗工程学院博士生萨拉-奥利维拉-桑托斯说："用生物体做实验是具有挑战性和不可预测的。Pleobot使我们能够以无可比拟的分辨率和控制力来研究类似克里尔的游泳的所有方面，这有助于它在水下的机动性能。"

虽然在建造完整的磷虾机器人之前还需要进行更多的研究，但Pleobot已经帮助科学家们弄清了磷虾在向前游动时如何能够产生升力。该平台揭示了当附属物在其动力冲程中移动时，胸鳍鱼背部的低压区域提升升力的方式。

该项目负责人、布朗大学助理教授莫妮卡-马丁内斯-威廉姆斯说："这项研究是我们开发下一代自主水下传感车辆这一长期研究目标的起点。能够了解附属物层面的流体-结构相互作用，将使我们能够对未来的设计做出明智的决定。"

关于这项研究的论文最近发表在《科学报告》杂志上。在下面的视频中可以看到Pleobot的行动。

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