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地球的70%面積被海洋覆蓋，但目前卻面臨著嚴重的海洋污染問題，目前全球每年約有800萬噸塑料垃圾進入海洋，據估計，到了2050年，海洋中的塑料垃圾量將比魚類的數量還多。
在海底的一些敏感的生態系統中飽受海洋垃圾的折磨，比如珊瑚礁的周圍，經常因為海洋垃圾使得他們受到破壞，目前清理工作主要使用機器人來進行，但現有的水下機器人大多體積龐大，具有剛體，無法在復雜和非結構化環境中進行探索和采樣，水下機器人仍有許多不足之處。
斯圖加特馬克斯普朗克智能系統研究所的科學家們從大自然中尋找靈感，他們受水母啟發，配置了一個多功能、節能且幾乎無噪音的手掌大小的機器人。
“70%的海洋垃圾會沉入海底，其中塑料占這些垃圾的60%以上，需要數百年才能降解。因此，我們看到迫切需要開發一種機器人來操縱垃圾等物體并將其向上運輸。我們希望有一天水下機器人可以幫助清理我們的海洋。”研究所的科學家們解釋了仿生水母機器人項目的最初想法。
在自然界中，水母是運動消耗最低的水下動物之一，它們的游泳的方式通常是噴射式或劃水式，結合了有效的流體推進和物體操縱，這對于水母的捕食很有利，此外，它們可變形的軟體結構使它們能夠適應和導航非結構化環境，這些特性使水母成為最受歡迎的動物模型之一，可以指導新一代水下航行器的設計。
通過在其周圍產生水流，水母可以捕獲沿途的物體，仿水母式機器人也是采用類似的方法在其周圍循環水流，這種功能在收集如垃圾、顆粒之類的物品時非常有用，機器人可以將廢棄物品帶到地面并回收，同時，該機器人還可以收集如魚卵等脆弱的生物樣本，而不會對周圍環境造成負面影響。這種仿生機器人不再會由于結構等問題對海洋造成有可能出現的二次破壞，并且幾乎沒有噪音。
該團隊使用了電液執行器充當為機器人提供動力的人造肌肉，用氣墊以及其他柔軟的部件圍繞這些肌肉，提高機器人的防水性能，這樣可以避免執行器的高壓和周圍的水接觸。電源通過細線定期供電，使肌肉收縮和擴張，從而控制機器人優雅地游泳并在其身體下方產生漩渦。
水母機器人能夠在沒有物理接觸的情況下移動和捕獲物體，可以讓單個或者多個物體一起運行，設計速度可達 6.1 厘米/秒，比目前的所有水下機器人速度都要更快，并且這款仿生水母機器人只需要大約100 mW的低輸入功率。
同時這款機器人采用的是聚合物材料，一旦在海洋中遭遇不測，對魚類以及海洋并不會造成影響，并且機器人發出的噪音與海洋深處的背景聲音處在同一頻率，這樣仿生水母機器人就可以在不干擾環境的情況下與環境進行交互——就像水母一樣。
機器人由幾層組成：一些使機器人變硬，另一些用于使其漂浮或絕緣。被稱為HASEL的電動人造肌肉被嵌入到不同層的中間，HASEL是液體電介質填充的塑料袋，部分被電極覆蓋，當在電極上施加高電壓會使其帶正電，而周圍的水則帶負電，這會在帶正電的電極和帶負電的水之間產生一種力，來回推動小袋，使小袋收縮和放松，讓它類似于真正的肌肉一樣工作。
但目前的實驗產品有一個迫切需要解決的，就是仿生水母機器人目前必須使用一根電線連接進行供電和控制，這如果投入到海洋中使用是不方便的，發展無線控制或者自主控制是下一個需要攻堅的方向。
好消息是，據研發人員王天祿介紹，使用電線為機器人供電很快就會成為過去，目前他們的無線機器人已經整合了所有功能模塊，通過在機器人頂部安裝了一個浮力裝置，在底部安裝了電池和微控制器來實現無線供電和深水控制，并且在校區的池塘里試驗成功，距離未來實現無線操作越來越近。
浙公網安備 33010602000006號
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