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机器高校女厕嘘嘘偷拍视频人能在水下有效操作吗?

科学新闻 2021-10-01 22:05:45

sea Credit: CC0公共领域如果你看过《行星地球》,你就知道海洋是一个野生的生存之地。水中充满了不同的生态系统和复杂程度各异的生物,从博学的章鱼到海星。出乎意料的是,正是海星——一种以分散的神经系统为特征的简单生物——提供了对水动力——由水压和水流产生的力的高级适应的见解。美国超导维特比工程学院的研究人员发现,海星通过改变形状,在极端流体动力载荷下有效地附着在表面上。研究人员,包括航空航天和机械工程领域的亨利·萨尔瓦托里早期职业讲座教授米图尔·鲁哈尔和博士生马克·赫尔墨斯,发现海星由于其形状会产生“下压力”。这意味着海星不是被流动的力量提升,而是被向下推向它们所在的岩石或地板表面。

南加州大学维特比航空航天和机械工程系助理教授卢哈尔说,海星的适应性令人难以置信。“当有高波浪活动和高水动力时,海星会变得更瘦,并呈现出更低的姿态。当海星被运送到水动力较低的遮蔽环境时,它们会弹出一点,横截面变大。”

卢哈尔说,了解这种形状变化有助于设计水下机器人,类似地适应极端的水动力环境。

形状与力的相互作用

研究人员用计算模型和三维打印模型测试了对海星形状及其对水中力的影响的理解。“我们马上注意到,”鲁哈尔说,“海星不是被拉离它们所在的表面,而是被推下——仅仅是因为它们的形状。”

卢哈尔说,研究人员认为这种下压力效应是海星——以及未来的水下机器人——如何保持附着在海床或岩石上,而不是被举起来远离它的关键,即使在最极端的条件下。

研究人员还测试了其他形状。卢哈尔说,有了圆锥形或圆顶形,水就会上下流动,很好地遵循形状的轮廓(见图...)随着气流最终向下推动,会产生一个相等且相反的力,从而产生整体提升效果。由于海星的形状——类似于一个三角形的楔子——水向上流动,每一侧的角度就像一个斜坡,将水从它的表面推开。

“当海星推开气流时,气流会产生一个相等且相反的力,向下推动海星,”Luhar说。“圆锥体或球体不会产生同样的‘斜坡效应’,因此也不会产生类似的下压力。”

为了对力场的样子有一个完整的三维理解,卢哈尔说他们使用计算模型来进一步阐明他们所看到的三维印刷形状。在他们考虑的形状中,鲁哈尔说球形穹顶在升力和下压力方面表现最差,这意味着它在保持附着在底面或地面方面表现最差。

软机器人

卢哈尔说,下一步是研究一种可以实时变形的软结构。爱马仕目前正在开发这种结构。卢哈尔说,它设计的关键是允许它在水道中做出反应,从而使它能够根据需要调整形状,以保持附着在岩石或海床上,或者让它随着水流上升。

“假设水改变了速度,”鲁哈尔说。“我们可以确定什么形状最好,机器人可以相应地改变它的形状。”

卢哈尔说,最终的想法是理解如何开发一个能与水流一起工作的机器人,而不是穿越它。

“如果我们能够利用周围的环境而不是与之战斗,我们也可以创造更多的效率和性能收益,”Luhar说。

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