流动着“血液”的机器人

生物的结构非常复杂。当我们制造机器人(甚至是仿生机器人)时，我们主要是尽我们所能比较动物的功能，而不是结构细节。

一个例外是液压机器人，其原理类似于蜘蛛:通过泵送加压流体来移动肢体。然而，它更像是一种副产品，而不是真正的生物灵感，因为结构最简单的蜘蛛比机器人更好，它们的血液除了用作加压流体之外，还能发挥血液的所有其他功能，如输送营养和氧气。

根据上周发表在《自然》杂志上的一篇论文，康奈尔大学和宾夕法尼亚大学的研究人员已经发明了一种机器鱼，这种机器鱼使用人工循环系统来泵送合成血液，为肌肉提供液压动力，并分配动力源。他们开发的系统“集液压传动、驱动和储能功能于一体，提高了机器人在几何意义上的能量密度，延长了运行时间”。听起来很棒，不是吗？

这条鱼缺乏爆发力，但它有令人印象深刻的耐力。理论上，最长的开始时间超过36小时，同时保持鱼每分钟前进1.5倍的距离。关键是血液，它不仅为软致动器提供液压动力，还可以用作氧化还原液流电池的一个部件。血液相当于一个由液态三碘化合物制成的阴极，循环是由浸在电解液中的锌细胞完成的。当锌被氧化时，它会释放电子给机器鱼的微控制器和泵提供能量。电力系统的理论能量密度为每升322瓦时，接近特斯拉的锂离子电池。

机器鱼包括两个泵、一个带有鳍状驱动器的模制硅树脂外壳、一个微控制器和一个合成血管系统，该系统带有柔性电极和包裹在柔软的硅树脂皮肤中的阳离子交换膜。

也许传统电池的能量密度更高，但如果要将电池转换成电能，特斯拉必须努力在电机和电池之间传输电荷。用血液驱动液压执行器，机械效率更高。鱼体内有两个独立的泵，每个泵都可以将血液从不同的容器泵送到执行器(反之亦然)。血液从背部被泵入胸鳍，像桨一样向外推动，血液从尾巴的一侧被泵到另一侧，并循环产生驱动力。

一般来说，鱼含有大约0.2升的血液，分布在整个人造血管系统中；该系统的核心设计是基于基本的生物结构，类似心脏。剩下的鱼是由结构元素组成的，有点像肌肉和软骨。

然而，机器鱼和生物鱼没有太多的共同点，而“血”在机器人技术中的应用起步较晚。

然而，关键的一点是，驱动、力传递和能量存储设计的结合赋予了机器人显著的优势。研究人员表示，仍有很大的优化空间，这将导致性能和效率的提高。