據(jù)IEEE Spectrum報道，近日，在機器人技術(shù)領(lǐng)域最有影響力的ICRA國際會議上，兩篇仿生機器人論文引起了廣泛關(guān)注。論文中提到的魷魚機器人和扇貝機器人分別使用噴氣和噴水的方式獲得動力，徹底擺脫了電力，用更環(huán)保的方式為機器人提供動能。

據(jù)了解，這兩篇論文《具有柔軟變形鰭和臂的魷魚狀水上飛行器的設(shè)計和實驗》和《機器扇貝: 靈感來自雙殼類的游泳機器人》分別來自北京航空航天大學(xué)和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院。兩所大學(xué)的研究人員在今年5月的在蒙特利爾舉行的ICRA 2019上分別展示了他們研發(fā)的新型仿生機器人。

接下來我們可以根據(jù)IEEE Spectrum對這兩款仿生機器人的詳細(xì)介紹，一起了解機器人技術(shù)如何與生物特性相結(jié)合，研發(fā)出使用環(huán)保動力的仿生機器人。

一、魷魚機器人使用噴氣動力前進

大多數(shù)水下機器人獲得動力的方式分為兩種，一種是螺旋槳，一種是鰭。北京航空航天大學(xué)的陶剛、楊興邦、蘇浩紅、江步輝、陳靈坤、王天苗和梁建紅受到魷魚的啟發(fā)，研發(fā)出了一個噴氣動力的魷魚機器人。

真正的魷魚通過噴水的方法，利用水射流推動自己前進，這種方式不僅速度極快，而且動力足以使一些魷魚能夠跳出水面，甚至還能通過在空中的持續(xù)噴射實現(xiàn)短時間的受控飛行，魷魚在空中的“游動”速度是在水中速度的兩倍，每秒游動距離可達(dá)其身長的50倍。

北京航空航天大學(xué)研究團隊研發(fā)的魷魚機器人主要通過壓縮空提供動力，把壓縮空氣儲存在“鼻子”的圓柱形容器里，魷魚觸須由氣動執(zhí)行器控制。當(dāng)機器人想要在水中移動時，氣動執(zhí)行器會打開一個值，釋放出適量的壓縮空氣，這些空氣會產(chǎn)生足夠的推力，把魷魚機器人射出水面。

魷魚機器人可以通過噴氣動力跳躍10米到20米的距離，但目前它只能發(fā)射一次噴氣。研究人員正在計劃用密度稍大的氣體代替壓縮空氣，比如液態(tài)二氧化碳，這樣可以延長噴氣時間，實現(xiàn)多次跳躍。

二、扇貝機器人使用水流動力前進

瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的Jamie Paik領(lǐng)導(dǎo)機器人實驗室研發(fā)了一個名為RoboScallop的扇貝機器人。這款機器人的兩個外殼被柔韌的彈性膜包裹，通過一個鉸鏈連接成整體。

真正的扇貝通過打開和關(guān)閉外殼時，從它們身體背部噴出的水柱推動自己前進。

扇貝機器人循環(huán)的打開和關(guān)閉外殼產(chǎn)生水流推進游動，當(dāng)機器人的外殼打開時，水流通過鉸鏈后部的開口進入內(nèi)部，當(dāng)外殼關(guān)閉時，水被擠出，推動機器人前進。

Jamie Paik介紹，扇貝機器人將水吸入后會立即噴出，能夠防止污染。扇貝機器人重量僅有65克，外殼的開關(guān)頻率剛剛超過2.5Hz，移動速度為16厘米每秒。

真正的扇貝可以通過兩邊噴水量的不同掌握方向，但扇貝機器人還不能改變方向。Jamie Paik表示RoboScallop將很快能夠?qū)崿F(xiàn)改變方向的功能，他還說道“機器扇貝本身甚至可以兼做一個夾鉗，據(jù)我所知，這不是真正的扇貝所能做到的?！?/span>

瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院機器人實驗室的Jamie Paik表示，RoboScallop機器人有很高的安全性，即使在運行過程中有人觸碰也不會發(fā)生危險。

結(jié)語：仿生機器人發(fā)展前景廣闊

IEEE Spectrum介紹的這兩種仿生機器人分別由北京航空航天大學(xué)和瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的研究團隊研發(fā)。向我們展示機器人技術(shù)發(fā)展的同時，也證明了仿生機器人的研究已經(jīng)成為了國際關(guān)注的領(lǐng)域。

兩所大學(xué)的研究人員通過觀察魷魚和扇貝的游動方式，研發(fā)出了使用環(huán)保動力的新型仿生機器人，在機器人動力系統(tǒng)的研究方面取得了很大進展，提供了除電力外的新型供能方式。仿生機器人模仿生物特性，掌握新技能，在機器人領(lǐng)域進行新嘗試，未來或許還有更廣闊的發(fā)展前景。

(原文來自：IEEE Spectrum)