物理科技生物学-PHYICA

RoboKrill:一种受甲壳类动物启发的游泳机器人,用于海洋探索

技术工程 2022-04-09 21:53:39

RoboKrill: A crustacean-inspired swimming robot for marine exploration Credit: Oliveira Santos等人为了更好地了解地球上的海洋、它们的过程以及居住在其中的生物,科学家必须能够探索它们并在水下收集数据。因此,近年来,机器人专家一直在努力开发越来越先进的系统,以帮助探索和监控水下环境。布朗大学和墨西哥国立自治大学的研究人员最近创造了RoboKrill,这是一种新的机器人,灵感来自一种类似虾的甲壳类动物,称为磷虾(Euphausia superba)。在arXiv上预先发表的一篇论文中介绍的这个机器人,人工复制了磷虾的游泳运动学,以便在水下环境中无缝移动。

“在这个项目之前,我正在进行不同的研究,旨在了解海洋中浮游生物聚集的作用,”进行这项研究的研究人员之一莫妮卡·m·威廉默斯告诉TechXplore。“为此,我进行了一项实验,用光信号控制生物体的行为。在那之后,我认为一个好主意是,不要从外部控制生物体的行为,而是使用一个机器人系统,该系统具有与游泳生物相同的特征,即动态特征。”

起初,威廉默斯只是计划简单地探索开发一个复制磷虾游泳运动学的机器人系统的可能性。然而,她很快意识到她的项目有很大的潜力,因为它解决了现有文献中的一个缺口。

威廉默斯解释说:“目前,有些游泳运动员要么游得很慢,要么游得很快,但没有介于两者之间的东西。”。“因此,我意识到开发这样一个‘中间’系统可能会带来巨大的机遇,特别是对于完成大型系统难以完成的任务。我们创造的产品是达到这一目的的基准。”

在开发他们的机器人设计时,Wilhelmus和她的同事在他们的实验室里独立测试了不同的参数。随后,他们优化了这些参数,以实现他们想要的速度和运动学。

在未来,生物学家和环境科学家可以使用RoboKrill远程探索海洋环境,并收集水下的宝贵数据。与此同时,该团队计划继续改进机器人,同时也评估其在现实世界中的表现。

“我们现在将研究半运动学形态特征的影响和推力产生中的动态相互作用,并优化重要参数,以开发一种简化的系统,然后我们可以小型化或缩小规模,”威廉默斯说。“我们的最终目标是设计一个小系统,我们可以用它来感知或干预不同的紧凑环境。”

最终,Wilhelmus和她的同事希望开发一群人造游泳者,可以部署在真实的海洋环境中收集特定的研究数据。在这些游泳运动员被部署到真实环境中后,该团队还将能够进一步测试不同的参数并改进他们的设计,将尺寸缩小到厘米级,并进一步提高其游泳能力。

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