機器蜻蜓掠過水(shuǐ)面探測漏油和(hé)酸度

杜克大(dà)學開發的(de)新型機器蜻蜓可(kě)能成爲一種多(duō)用(yòng)途環境監測器   杜克大(dà)學

從以樹懶爲靈感的(de)慢(màn)速移動機器，到像飛(fēi)魚一樣從水(shuǐ)中沖出并在空中翺翔的(de)其他(tā)機器，模仿真實世界生物(wù)行爲的(de)機器人(rén)在環境監測方面具有令人(rén)興奮的(de)潛力。杜克大(dà)學（Duke University）的(de)一項新發明(míng)是另一個(gè)有趣的(de)例子，它模仿蜻蜓掠過水(shuǐ)面，檢查漏油、高(gāo)酸度和(hé)其他(tā)異常情況，這(zhè)樣做(zuò)時(shí)船上沒有任何電子設備。

德拉博特，正如它的(de)名字一樣，跟随著(zhe)其他(tā)一些受大(dà)自然啓發的(de)氣動機器人(rén)，包括像獵豹一樣奔跑、像烏龜一樣走路和(hé)像水(shuǐ)母一樣遊泳的(de)機器人(rén)。

這(zhè)款軟機器人(rén)隻有2.25英寸（5.7厘米）長(cháng)，其内部有一個(gè)連接到柔性矽管的(de)微通(tōng)道網絡，矽管将空氣泵入機翼，機翼通(tōng)過後部的(de)孔逸出，推動機器人(rén)在水(shuǐ)面上行走。充氣式執行器可(kě)用(yòng)于降低這(zhè)些後翼，在這(zhè)種情況下(xià)，氣流受阻，DraBot保持靜止。通(tōng)過這(zhè)種方式，團隊可(kě)以控制哪些翅膀是上下(xià)的(de)，從而控制機器人(rén)行進的(de)方向。

團隊成員(yuán)Ung Hyun Ko說：“讓DraBot在長(cháng)距離内僅使用(yòng)無任何電子設備的(de)自執行器來(lái)響應氣壓控制是困難的(de)。”。“這(zhè)絕對(duì)是最具挑戰性的(de)部分(fēn)。”

爲了(le)使他(tā)們的(de)新機器人(rén)适應環境監測，研究小組轉向了(le)一種他(tā)們在早期研究項目中創造的(de)自愈水(shuǐ)凝膠。這(zhè)種物(wù)質對(duì)酸度變化(huà)的(de)反應是在自身内部形成新的(de)鍵，當pH值恢複正常時(shí)，這(zhè)些鍵就會發生逆轉。研究小組在DraBot的(de)兩個(gè)翅膀上塗上水(shuǐ)凝膠，當它進入高(gāo)酸性水(shuǐ)中時(shí)，水(shuǐ)凝膠可(kě)以使一個(gè)前翼和(hé)一個(gè)後翼融合在一起。

這(zhè)意味著(zhe)，當DraBot遇到更高(gāo)的(de)pH值時(shí)，它會繞圈子旋轉，而不是直線移動。當這(zhè)些pH值正常化(huà)時(shí)，融合翼分(fēn)離，DraBot可(kě)以再次得(de)到适當控制。

研究小組還(hái)将海綿植入DraBot，并在其翅膀上摻入溫度敏感材料。當它在水(shuǐ)中移動并在表面遇到油時(shí)，海綿會吸收油并改變顔色。當水(shuǐ)溫異常高(gāo)時(shí)，翅膀會從紅色變爲黃(huáng)色。這(zhè)可(kě)以讓DraBot掠過水(shuǐ)面，探測和(hé)清理(lǐ)漏油，還(hái)可(kě)以通(tōng)過水(shuǐ)溫的(de)變化(huà)揭示珊瑚礁漂白或藻類繁殖的(de)迹象。同時(shí)，高(gāo)pH值也(yě)可(kě)以揭示對(duì)包括珊瑚礁在内的(de)海洋生物(wù)構成威脅的(de)酸化(huà)水(shuǐ)域。

從這(zhè)裏開始，團隊希望對(duì)DraBot進行一些改進。在它設想增加攝像頭和(hé)傳感器以進一步擴大(dà)其環境監測能力的(de)同時(shí)，爲其配備機載推進劑将消除對(duì)矽管的(de)需求。

研究小組成員(yuán)Shyni Varghese說：“我可(kě)以設想使用(yòng)某種合成生物(wù)來(lái)産生能量，而不是用(yòng)氣壓來(lái)控制翅膀。”，。“這(zhè)是一個(gè)與我工作領域完全不同的(de)領域，因此我們必須與一些潛在的(de)合作者進行對(duì)話(huà)，看看有什(shén)麽可(kě)能。但這(zhè)是從事這(zhè)樣一個(gè)跨學科項目的(de)樂(yuè)趣的(de)一部分(fēn)。”

資料來(lái)源：杜克大(dà)學