研究人員在其生命周期的幼蟲階段使用了月亮水母的形狀

新的機器人水母可能是監(jiān)測和照顧世界海洋脆弱部分而不損害它們的關鍵。

這些機器人是由佛羅里達大西洋大學(FAU)和美國海軍研究辦公室的美國科學家團隊開發(fā)的。它們被設計成能夠自由游動，從一側到另一側轉向，并通過狹窄的開口游泳。

研究人員今天在Bioinspiration和Biomimetics期刊上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。

通訊作者，來自FAU的Erik Engeberg博士說：“研究和監(jiān)測脆弱的環(huán)境，如珊瑚礁，對海洋研究人員來說一直是一個挑戰(zhàn)。軟機器人有很大的潛力來幫助解決這個問題。

“基于魚類和其他海洋動物的仿生軟機器人在過去幾年中在研究界得到了普及。水母是非常有用的候選者，因為它們是非常有效的游泳運動員。

“它們的推進性能是由于它們的身體形狀，它可以產(chǎn)生渦旋，噴射推進，劃船和基于吸力的運動的組合。”

為了利用這種表現(xiàn)，研究人員在其生命周期的幼蟲階段使用了月亮水母(Aurelia aurita)的形狀。雖然先前的機器人 水母設計使用了各種不同的推進機制，但該團隊的新水母設計使用液壓網(wǎng)絡進行推進。

恩格伯格博士說：“機器人的主要應用是探索和監(jiān)控脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，因此我們選擇了軟液壓網(wǎng)絡執(zhí)行器以防止意外損壞。此外，活水母具有中性浮力。為了模仿這一點，我們用水來充氣液壓游泳時的網(wǎng)絡執(zhí)行器。“

為了讓水母轉向，該團隊使用兩個葉輪泵給八個觸須充氣。葉輪泵設計產(chǎn)生水流開路，來自環(huán)境的水被泵入軟致動器以產(chǎn)生游泳行程。當泵未通電時，觸手致動器硅橡膠材料的彈性限制了致動器，以在松弛階段將水推回到環(huán)境中。

這種彈性就像鐘形收縮后活水母所表現(xiàn)出的被動彈性。該設計還消除了對閥門的需求，降低了控制復雜性，空間要求和成本。

該團隊3-D印刷了五種不同的機器人水母，使用硅橡膠作為執(zhí)行器。每只水母都有不同的橡膠硬度，以測試它對推進效率的影響。

他們還測試了機器人通過在有機玻璃板上切割的圓形孔擠壓狹窄開口的能力。

恩格伯格博士說：“我們發(fā)現(xiàn)機器人能夠通過比機器人公稱直徑更窄的開口游泳。未來，我們計劃將聲納等環(huán)境傳感器納入機器人的控制算法，以及導航算法。將使它能夠找到差距，并確定它是否可以游過它們。“