機器魚是由類似血液的(de)電池液體提供動力的(de)

這(zhè)種身體柔軟的(de)機器魚依靠類似血液的(de)電池液體運行，電池液體通(tōng)過合成血管系統在身體周圍循環  James Pikul

康奈爾大(dà)學有機機器人(rén)實驗室的(de)一組工程師制造了(le)一種由電血驅動的(de)軟體獅子魚機器人(rén)，它不僅可(kě)以作爲能源，還(hái)可(kě)以通(tōng)過液壓産生推進力。這(zhè)種受生物(wù)啓發的(de)方法解決了(le)小型無約束機器人(rén)面臨的(de)一個(gè)重大(dà)挑戰——質量與動力。

電池爲機器人(rén)增加了(le)巨大(dà)的(de)重量，這(zhè)種重量會影(yǐng)響機器人(rén)的(de)射程、機動性、速度和(hé)尺寸。因此，如果工程師們能夠在一個(gè)同樣具有次要用(yòng)途的(de)部件中儲存能量，那麽，正如他(tā)們所說，這(zhè)一問題就減少了(le)一半。

由研究合著者James Pikul設計，這(zhè)是一位前博士後研究員(yuán)（現在是賓夕法尼亞大(dà)學的(de)助理(lǐ)教授），機器獅子魚長(cháng)40厘米（16英寸），由模壓矽制成。

船上有兩個(gè)液壓泵，每個(gè)泵由相互連接的(de)碘化(huà)鋅流動電池激活。一個(gè)泵通(tōng)過将液體從尾巴的(de)一側移動到另一側來(lái)移動尾巴，而另一個(gè)泵則将儲存在背鳍中的(de)液體泵入相應的(de)胸鳍。但這(zhè)不是你所說的(de)快(kuài)速。目前，它的(de)遊泳速度爲每分(fēn)鐘(zhōng)1.5個(gè)身體長(cháng)度，但這(zhè)是該項目的(de)早期階段。


軟體機器魚的(de)内部部件   James Pikul

軟體機器人(rén)的(de)液壓系統并不是一個(gè)新的(de)想法，但賦予液壓流體額外的(de)能量供應任務卻是一個(gè)新的(de)想法。通(tōng)過使用(yòng)液體（一種被稱爲機器人(rén)血液的(de)電解質溶液）作爲電能和(hé)機械能，魚形機器人(rén)的(de)質量顯著降低，增加了(le)相對(duì)能量有效載荷。這(zhè)意味著(zhe)機器人(rén)在需要充電之前能夠自主遊動36小時(shí)。

機械和(hé)航空航天工程副教授羅伯·謝潑德（Rob Shepherd）說：“在自然界中，我們看到生物(wù)體在完成複雜(zá)任務時(shí)能運行多(duō)長(cháng)時(shí)間。”“機器人(rén)無法在很長(cháng)時(shí)間内完成類似的(de)壯舉。我們的(de)仿生方法可(kě)以顯著提高(gāo)系統的(de)能量密度，同時(shí)讓軟機器人(rén)保持更長(cháng)的(de)移動時(shí)間。”

混合電池/液壓合成血管系統以氧化(huà)還(hái)原流電池爲模型。雖然與锂離子電池相比，這(zhè)種形式的(de)電池并不特别強大(dà)，但它的(de)優點是可(kě)以塞進幾乎任何空間或形狀。這(zhè)種靈活性在爲特定任務或尴尬空間設計機器人(rén)時(shí)特别有用(yòng)，因爲傳統電池會過度影(yǐng)響設計的(de)物(wù)理(lǐ)比例，限制其範圍。


柔性矽尾通(tōng)過3D打印模具鑄造     James Pikul

謝潑德說：“我們想在一個(gè)機器人(rén)中使用(yòng)盡可(kě)能多(duō)的(de)部件，并将它們轉化(huà)爲能量系統。”“如果你的(de)機器人(rén)中已經有液壓油，那麽你可(kě)以利用(yòng)大(dà)量的(de)能量儲存，讓機器人(rén)更自由地自主操作。”

這(zhè)類開發标志著(zhe)朝著(zhe)更好、更高(gāo)效、自主的(de)水(shuǐ)上機器人(rén)又邁出了(le)一步。海洋勘探、管道和(hé)水(shuǐ)下(xià)電纜檢查等方面的(de)潛力巨大(dà)。至于靈活的(de)軟體機器人(rén)，它們可(kě)以在珊瑚礁等脆弱環境中發揮重要作用(yòng)，因爲在這(zhè)些環境中部署硬體機器人(rén)可(kě)能風險太大(dà)。

這(zhè)項研究昨天發表在《自然》雜(zá)志上。

資料來(lái)源： Cornell University