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世界科技前沿之另类机器人

网易探索11月7日报道 全世界的研究者们都想制造出可以模仿水生生物的机器。原因很简单,用来源于自然界的灵感制作出的仿生机器,会有更高的效率。

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图1:有这样一个机器人,它的样子和游泳动作都很像一条鱼——这就是巴斯大学的Gymnobot。它的样子是模仿亚马逊流域的一种刀鱼。

照片来源:Nic Delves-Broughton, 巴斯大学 惠赠

“对鱼来说,肌肉就是它身体的全部——这是鱼类的推进器。”英国巴斯大学的威廉姆斯·梅吉尔(William Megill)这样表示,他是Gymnobot的制作者。“但是那并不利于植入电路板。”

为了能有空间装入相机和其他电子设备,梅吉尔的团队开始关注刀鱼,这种鱼可以让身体保持僵硬,来感知水中的电流。就是模仿这一点,Gymnobot用较低的,刀子一样的“鳍”在水中推动自己,而身体同样保持僵硬状态。梅吉尔和他的同事希望能利用这种机器来研究海岸边的海洋生物,因为在这里,螺旋桨会激起较多沉积物,而且会跟水草缠绕在一起。

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图2:2005年10月7日,一个孩子在伦敦水族馆(London Aquarium)观看一个像珠宝一样的机器鱼。

照片来源:Adrian Dennis, 法新社/盖蒂图片社

5个这样的机器鱼即将用于在西班牙海岸巡逻,目的是寻找水中的污染物。

这种4.9英尺(1.5米)长的机器人,是最近由英国埃塞克斯大学(University of Essex, U.K.)制造的,是上面所见的这种型号的改进版。更长的电池续航能力和更好的传感器,可以使这种机器在希洪港(port of Gijon)周围的水中连续工作8小时,还会自动的通过无线电将各种数据传输到岸上的充电站里。

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图3: 这种机器龙虾很灵敏,可以搜寻出水雷。

照片来源:John F. Williams, 美国海军惠赠

就像真的龙虾一样,这种小机器有一些触手,可以感知障碍物,8条腿可以使它向任何方向移动,而爪子和尾巴可以让它在湍急的水流或者其他类似环境中保持稳定。

发明者约瑟夫·埃尔斯(Joseph Ayers)还写了几本关于龙虾烹饪的书籍,在东北大学的海洋科学中心(Northeastern University's Marine Science Center),他过去三十年都在致力于为美国海军发展这样的仿生机器。

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图4:这种“水企鹅(AquaPenguins)”可以在水池里自由穿梭,并不需要人的操纵,而不同于真企鹅,它还可以逆向游动。

照片来源:Festo AG惠赠。

这是由德国费斯托(Festo)工程公司制造的,这家公司为汽车制造业提供气动设备。“水企鹅”是用来测试新的技术。在这个机器人的启发下,费斯托制造出了“仿生三角架(BionicTripod)”和“鱼鳍夹子(FinGripper)”,它们用于装配线上,可以抓取各种物品,即使是易碎的。

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图5:机器金枪鱼“查理”可能是世界上的第一个机器鱼类。1994年,在麻省理工(Massachusetts Institute of Technology),经过三年的研发,它第一次下水。

照片来源:Sam Ogden惠赠。

为了尽可能的模仿真实的鱼,查理体内被安置了40条肋骨,肌腱,和一条分成几段的脊椎——这是它的2843个部件和6个发动机的一部分。接下来的几代里,MIT的这种机器鱼的设计中减少了模仿鱼类运动的部件,而仍保留鱼类的样子——但这并不是制造者们所关注的问题。巴斯大学的梅吉尔,就是前面所述Gymnobot的制造者表示:“我这里并不是另一个极端。虽然我在观察鱼类的运动方式,我很感激鱼类带给我的灵感,但是我所需要的,只是一种推进器而已。”

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图6:水母型机器人用它们自己这种炫目的运功方式游来游去。它们互相之间是通过自己拱形结构内的11个红外线LED灯进行联系的。

照片来源:Festo AG惠赠。

德国费斯托工程公司用这种水母机器人来检测大规模设计问题是否可以通过对小型系统的叠加来解决。

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图7:最新一代的MIT鱼形机器人比起“查理”来,有了很大的进步。

照片来源:Patrick Gillooly, MIT惠赠

研究者表示,这种新原型的柔软的体内,只用了1个发动机和六个运动部件,这更好的模仿了真实鱼类的运动。但是由于这个机器是用一整块柔软聚合物制造的,如果内部的精密部件被水损坏了,是无法更换的。

可是对真实的鱼类来说,这是不会有差错的。一条真鱼可以一秒钟游过十个身长的距离,而这种机器人还只能一秒钟游过一个身长。

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图8:这种金色的“安乃蜂(Kinshachi)”机器人(如上图,在2005年的一个日本展览会上展出)可以用于检测桥梁的状况,以及跟踪鱼况。

照片来源:Katsumi Kasahara, 美联社惠赠

这个眼睛鼓鼓的机器人是日本Ryomei工程公司制作的,它的造型来自于日本神话中的一个虎头鱼身的动物。