可監測海洋環境的“水母機器人”
http://www.moduwu.com 2013-04-03 12:00 來源：中國科學報
“水母機器人”可以執行監測海洋環境，開展水生生物研究以及繪制海底地圖等任務。
近日，美國弗吉尼亞理工學院肖申克·普利亞團隊研發了一款仿生水母機器人。這臺代號為“Cyro”的機器人全長約5.58英尺，凈重170磅，其具體仿制對象是霞水母（Cyanea），Cyro代號的由來是Cyanea和單詞robot（機器人）前兩個字母的組合。
普利亞說，之所以選擇水母作為仿生對象，是因為該研究在美國海軍水下作戰中心和美國海軍研究辦公室的資助下，希望研制一款耗能低、在水下可以自動運行的機器人，用以執行監測海洋環境，開展水生生物研究以及繪制海底地圖等任務。
水母則是這款機器人最好的模仿對象，它們廣泛分布于世界的各大洋，是海洋中代謝速率最低的物種之一。同時，它們之間的外貌、大小差別很大，使得工程師可以設計出不同用途的水母機器人。
那么，這種機器人在水中是如何運動的呢？研究人員介紹說，其內部有一個碗狀剛性支架。剛性支架上安裝了直流電動機，可以控制剛性支架外部包裹的人造硅膠層進行有規律擺動，以此來產生動力。“Cyro的運動方式與真正的水母已經很相似了。”普利亞說。
此外，機器人內部的直流電動機以及信息處理系統由安裝在剛性支架上的鎳氫電池來驅動。普利亞表示，目前，Cyro可以收集、分析、處理以及傳送所感應到的數據信息，這對實現今后將其用于淺海海域情況監測的目標來說是一個巨大的進步。
不過，按照設計要求，這種機器人必須能夠在數月或者更長的時間里自動運行，工程師無法在此期間對它進行修理或替換電池。所以，研究人員正在設法將鎳氫電池替換為氫燃料電池。
另據了解，2012年，該團隊曾研發出這種機器人的原型機—— 一款只有手掌大小、代號為“RoboJelly”的水母機器人。“因為大型機器人意味著更大的裝載量和更長的航程。”該團隊成員、博士生亞歷克斯·維蘭紐瓦表示，“此外，生物學和工程學實驗結果顯示，大型機器人的能源利用率也更高，所以我們研制了尺寸更大的Cyro。”
不過，這兩款水母機器人目前只是用于研究和測試，數年內還不能投入實際運行。“我們當前的目標是，Cyro可以幫助我們理解與其大小相當的水生生物的運動機制。”維蘭紐瓦說。
維蘭紐瓦表示，該校的科研團隊還在研制另一款水母機器人。“我們將對新機器人繼續進行改進，減少其能源消耗，完善其動力系統、控制系統，同時，還將使其外形更像一只真正的水母。”
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