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两栖“机器蟑螂”可探索水下环境

科普小知识2022-07-12 15:08:45
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根据哈佛大学官方网站的最新消息,该大学的研究人员开发了一种“两栖”移动微型机器人(HAMR),它看起来像一只“机器蟑螂”,可以在陆地上行走,在水上游泳,甚至必要时可以在水下行走。这种设计为小型机器人找到了一个新的位置。

研究人员解释说,HAMR使用“多功能脚垫”,它可以根据液体表面张力产生的浮力在水面上游泳,更重要的是,它可以突破水面,在必要时通过施加电压潜入水下。整个机身覆盖有特殊的防水涂层,可以避免水下短路。

HAMR还有4对不对称襟翼。利用襟翼和周围水之间不稳定的相互作用,HAMR可以产生类似潜水甲虫的游动步态,使其能够有效地向前游动和转向。此外,在水面上移动还能使它避开水下障碍物并减少阻力。

这项研究发表在《自然通讯》杂志上。该论文的主要作者、哈佛大学工程与应用科学研究所的博士后研究员凯文·陈(Kevin Chen)说:“这项研究表明,微型机器人可以利用小尺度物理,在这种情况下是表面张力,为大型机器人执行极具挑战性的任务。”

该机器人的重量相当于一个回形针,只有大约1.65克,可以承载1.44克的额外负载,并且可以以高达10hz的频率滑动双腿。研究人员指出,机器人的大小对其性能至关重要。如果它太大,可能很难浮在水面上。如果太小,很难产生足够的力来打破表面张力(淹没)。

在水下环境中,HAMR表现出与陆地上相同的优越机动性。但是,它还是有一些缺点,比如在水下潜水后,它只能依靠水下的斜坡慢慢爬回地面。研究人员将在下一步集中解决HAMR外流的问题,希望找到一种方法,让HAMR返回没有坡道的土地,可能使用脉冲跳跃机制等。