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美国研发海洋监测防水母机器人

新品抢鲜中国仪表网2013年04月16日 10:43人气:17422

  导读:近日,美国研发了一款仿生水母机器人,可以深入海洋执行监测海洋环境、开展水生生物研究及绘制海底地图等任务。该机器人水母的研究团队曾于2012年展示过一型人手大小的机器人水母,此次展示机器人的体形更加庞大。不过,这两款水母机器人目前只是用于研究和测试,数年内还不能投入实际运行。
  
  工业机器人已不新奇,而随着计算机技术智能化发展,机器人也并不局限于工业生产,在其他科研领域也有着更为广泛的运用,国内外科研工作者对于机器人的研究孜孜不倦。近日,美国研发了一款仿生水母机器人,可以深入海洋执行监测海洋环境、开展水生生物研究及绘制海底地图等任务。
  
  这台代号为“Cyro”的机器人由美国弗吉尼亚理工学院肖申克·普利亚团队全长约5.58英尺,净重170磅,其具体仿制对象是霞水母(Cyanea),Cyro代号的由来是Cyanea和单词robot(机器人)前两个字母的组合。
  
  该机器人水母的研究团队曾于2012年展示过一型人手大小的机器人水母,此次展示机器人的体形更加庞大。与成年人相仿研究团队的研究人员称,更大的体积可以携带更多的负载,运行时间可以更长,航行距离可以更远。生物学和工程学研究结果显示更大的体积可以降低运输成本。
  
  这两个机器人都是基于美国海军水下战中心和海军研究局资助的跨大学全国范围项目。目标是研究用于环境监视和监测的水中自持/自主机械,也可用于其他用途,如研究水生生物、海底绘图和洋流监测。
  
  普利亚说,之所以选择水母作为仿生对象,是因为该研究在美国海军水下作战中心和美国海军研究办公室的资助下,希望研制一款耗能低、在水下可以自动运行的机器人,用以执行监测海洋环境,开展水生生物研究以及绘制海底地图等任务。
  
  水母则是这款机器人最好的模仿对象,它们广泛分布于世界的各大洋,是海洋中代谢速率最低的物种之一。同时,它们之间的外貌、大小差别很大,使得工程师可以设计出不同用途的水母机器人。
  
  那么,这种机器人在水中是如何运动的呢?研究人员介绍说,其内部有一个碗状刚性支架。刚性支架上安装了直流电动机,可以控制刚性支架外部包裹的人造硅胶层进行有规律摆动,以此来产生动力。“Cyro的运动方式与真正的水母已经很相似了。”普利亚说。
  
  此外,机器人内部的直流电动机以及信息处理系统由安装在刚性支架上的镍氢电池来驱动。普利亚表示,目前,Cyro可以收集、分析、处理以及传送所感应到的数据信息,这对实现今后将其用于浅海海域情况监测的目标来说是一个巨大的进步。
  
  不过,按照设计要求,这种机器人必须能够在数月或者更长的时间里自动运行,工程师无法在此期间对它进行修理或替换电池。所以,研究人员正在设法将镍氢电池替换为氢燃料电池。
  
  另据了解,2012年,该团队曾研发出这种机器人的原型机——一款只有手掌大小、代号为“RoboJelly”的水母机器人。“因为大型机器人意味着更大的装载量和更长的航程。”该团队成员、博士生亚历克斯·维兰纽瓦表示,“此外,生物学和工程学实验结果显示,大型机器人的能源利用率也更高,所以我们研制了尺寸更大的Cyro。”
  
  不过,这两款水母机器人目前只是用于研究和测试,数年内还不能投入实际运行。“我们当前的目标是,Cyro可以帮助我们理解与其大小相当的水生生物的运动机制。”维兰纽瓦说。
  
  维兰纽瓦表示,该校的科研团队还在研制另一款水母机器人。“我们将对新机器人继续进行改进,减少其能源消耗,完善其动力系统、控制系统,同时,还将使其外形更像一只真正的水母。”
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