可“搭便車”的鮣魚仿生機器人將應用于海洋生物探測

　近幾年來，海底AI革命的火熱爆發(fā)促使國內(nèi)外出現(xiàn)各式各樣的水下仿生機器人，它們在海洋世界里各顯神通。著名紀錄片《動物世界》曾拍攝到一種海洋生物——被稱為“吸盤魚”的魚，它憑借嘴部的吸盤可吸附在鯨類、鯊魚和海龜?shù)母共?，即使宿主快速游動，還是能牢牢地附著而不脫落?！　?nbsp;  吸盤機器人　　　

　然而，   在觀看紀錄片之際，我們并沒有想到它居然會成為今天吸盤魚仿生機器人的模板。近日，由北京航空航天大學、哈佛大學和波士頓大學聯(lián)合啟動了一項科研項目，利用3D打印技術制作吸盤魚仿生機器人，來幫助對海洋生物的研究。最近一期的《科學·機器人學》(Science Robotics)雜志封面刊登報道了相關研究成果。　　　　目前，水下機器人的研發(fā)存在一個難題——它很難在水里實現(xiàn)自主抓取的任務。而以吸盤魚為模板的水下仿生機器人，它為解決這個難題打開了新的思路，因為它通過順勢吸附的行動去完成抓取。　　　　吸盤魚仿生機器人的構造　　　　這款水下機器人具備吸盤魚與吸盤兩部分，研究團隊利用3D打印和激光切割技術設計出這款仿生機器人。其中，最精巧復雜的部分就是魚頭部位的吸盤。魚頭部吸盤由三部分組成：　　　　吸盤外周的唇圈，由柔性的肌原纖維組成，主要產(chǎn)生負壓;　　　　吸盤內(nèi)部的硬質(zhì)鰭片結構，外表包裹厚度約500微米的軟組織，可由肌肉驅動產(chǎn)生法向微動;　　　　鰭片上的錐狀小刺結構，底部直徑約200微米，頂端為1-5微米。其內(nèi)部有2000個微型的小刺，按照附著面凹進或凸起從而令吸盤能吸附在各種海洋生物的體表。　　　　課題組和哈佛大學Robert Wood實驗室一起攻關，借助高精度激光加工技術，加工出了尺度、形狀都和真實吸盤魚結構高度近似的硬質(zhì)小刺，并嵌入到復合材料的樣機鰭片中?！　　　〕酥猓瑸榱俗屛P魚仿生機器人在水里動起來，課題組還制作了輕量化、防水的纖維增強軟體直線驅動器，實現(xiàn)了吸盤魚吸盤內(nèi)部鰭片的微動，其幅度約為150微米?！　　　≌n題組做出的仿生吸盤魚軟體吸盤機器人樣機，能在光滑表面產(chǎn)生相當于自重約340倍、粗糙表面上自重約100倍的吸附力?！　　　≡邗g魚仿生機器人研發(fā)成功之前，文力教授曾經(jīng)帶領團隊研發(fā)“軟體章魚觸手機器人”。今年3月，北航ITR軟體機器人實驗室與國際著名機器人與自動化公司FESTO合作研制的“軟體章魚觸手機器人”發(fā)布，并在漢諾威工業(yè)展上獲得了德國總理默克爾的青睞。這種機器人能為不同形狀、大小的物體完成安全無損和有力的抓取，突破了剛性機器人的部分先天缺陷。　　　　水下仿生機器人應用前景廣闊　　　　主導研發(fā)這項仿生機器人的文力教授表示，“這種‘搭便車’行為最大的優(yōu)點，就是能有效減少運動消耗的能量。”　　　　“通過將仿生樣機集成到水下機器人上，實現(xiàn)類似 魚的游動-吸附-脫離。這項研究工作不但從生物力學角度揭示 魚的吸附機制，同時為未來的低功耗水下仿生軟體機器人、水下吸附裝置提供了新的思路。”文力教授說道，基于生物體機制，這種機器人雖然吸附力可觀，卻不會對吸附表面造成破壞。此項應用在軍民領域都有良好的應用前景，如國防科技、水下救援、海洋生態(tài)檢測等方面，可發(fā)揮重要作用?！　　　∷路律鷻C器人，仿佛是人類探索未知海洋領域的另一雙手臂。由于水下機器人的工作區(qū)是在水域內(nèi)，所以市面上的產(chǎn)品也基本都是采用仿生技術設計。水下機器人由于具有高效的推進性能、良好的隱身性能以及操縱性能，有著廣闊的應用前景?！　　　∶裼梅矫?，它能夠應用于海洋環(huán)境研究、海洋資源探測及開發(fā)、海洋援潛救生等，也可以作為電子寵物或智能玩具進入人們家庭。　　　　軍用方面，可用于戰(zhàn)時偵察、收集情報、潛艇戰(zhàn)與反潛戰(zhàn)，同時也可以作為高性能的智能化武器或武器平臺，直接用于襲擊和破壞敵軍的港口、水下偵察系統(tǒng)、艦船、破壞敵方海上運輸線等?！　　　〕酥?，水下仿生機器人作為一種新興的水下運載器，為機械、電子、材料、能源等硬件的研制以及單機器魚控制算法、多機器魚協(xié)調(diào)控制等軟件的開發(fā)提供了全新的平臺?！　　　【庉孅c評　　　　從模仿鳥的飛行而發(fā)明飛機，到羨慕蝙蝠的能力而發(fā)明雷達，站在動物世界最高層的人類似乎從未停止模仿動物的行為和能力。而這些技術就稱為仿生技術——近年來發(fā)展起來的工程技術與生物科學相結合的交叉學科。吸盤魚的吸附機制同樣可以應用于軍民兩用的方方面面，為科學技術的發(fā)展創(chuàng)造價值?！　?/span>