为了更好地了解地球上的海洋、它们的过程以及栖息在其中的生物,科学家们必须能够探索它们并在水下收集数据。近年来,机器人专家因此一直在尝试开发越来越先进的系统,以帮助探索和监测水下环境。
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(Euphausiasuperba)。该机器人在arXiv上预先发表的一篇论文中进行了介绍,它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,我进行了不同的研究,旨在了解浮游生物聚集在海洋中的作用,”进行这项研究的研究人员之一莫妮卡M.威廉姆斯告诉TechXplore。“为此,我进行了一项实验,使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,而不是从外部控制生物体的行为,而是使用具有与游泳的生物相同的签名,动态签名。”
最初,Wilhelmus只打算简要探讨开发一种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,因为它解决了文献中现有的空白。
“目前,有些游泳者正在设计真正缓慢或非常快速地游泳,但两者之间没有任何关系,”Wilhelmus解释说。“因此,我意识到开发这样一个‘中间’系统可以带来巨大的机会,特别是对于完成大型系统难以解决的任务。我们创建的产品是实现这一目标的基准。”
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中独立测试了不同的参数。随后,他们优化了这些参数以实现所需的速度和运动学。
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在水下收集有价值的数据。与此同时,该团队计划继续改进机器人,同时评估其在现实环境中的表现。
“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个简化的系统,然后我们可以将其小型化或缩小,”Wilhelmus说。“我们的最终目标是设计一个小型系统,例如,我们可以使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出一群可以部署在真实海洋环境中的人工游泳者,以收集特定的研究数据。在将这些游泳者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其设计,将其尺寸缩小到厘米级,并进一步提高其游泳能力。
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