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灵感来源于-机器鱼就是将仿生学用于机器人科学的典型例子

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研究人員表示,生物學研究可以激發高性能機器人的設計和開發,而黃鰭金槍魚、大西洋鯖魚等鯖科魚類就是研究水下高性能運動行為的理想群體,他們希望通過觀察和模仿這些魚類的運動模式,將其生物特征結合到機器人平臺中,以優化仿生型水下航行器的性能,並最終實現超越。

魚在游泳時,會產生沿著身體從頭到尾的波浪狀運動,增加這種波動的頻率,就會提高其行進的速度。一般來說,魚尾擺動的頻率在0.1赫茲到20赫茲之間,而目前大多數模仿該種游泳風格的機器魚,尾擺頻率都很低,小於2赫茲,不僅游動速度慢,每秒僅能行進四分之一到一個自身體長,而且很耗能。

圖片來源:《科學》網站科技日報華盛頓9月22日電(記者劉海英)仿生學對機器人研發至關重要,機器魚就是將仿生學用於機器人科學的典型例子。雖然目前機器魚在速度、靈活性等方面還無法比擬真正魚類,但差距在逐步縮小。一國際研究團隊在最近的《科學·機器人》雜誌上刊文,介紹了一種游泳速度和能量效率俱佳的新型機器魚,其速度可達每秒1米,而在此速度下,一個10瓦時電池組可支持其續航4.2公里。

此次,由美國弗吉尼亞大學生物工程研究實驗室朱建忠教授領導的研究團隊,以游泳速度快而聞名的黃鰭金槍魚和大西洋(600558,股吧)鯖魚為原型,開發出一種新型機器魚。機器魚體長255.3毫米、寬49.2毫米、高67.8毫米,由頭部組件、中央致動組件和尾鰭組件3部分組成,其尾擺頻率能夠達到15赫茲,此時其每秒可行進4個體長的距離,也就是1米。該機器魚的能量效率表現也很優異,當游泳速度為每秒0.4米時,一個10瓦時電池組可支持其續航9.1公里;當游泳速度為每秒1米時,一個10瓦時電池組可支持其續航4.2公里。

總編輯圈點生命在漫長的自然選擇中,進化出很多令人嘆為觀止的功能。它們給科學研髮帶來不少啟發,這就是“仿生學”的由來。仿生學的例子比比皆是:潛水艇的研發靈感來源於鸚鵡螺;一些防水牆面塗料的研發靈感來源於荷葉的疏水功能;有些防滑材料的設計靈感則來源於壁虎的腳趾……如今,機器人的研發更是離不開仿生學。人形機器人就不用說了,不斷亮相的機器狗、機器飛鳥、機器魚等產品,哪個不是從自然生命中獲得啟發?

研究人員開發的機器魚,是一種探索魚類游泳性能空間的高頻實驗平臺。