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    科技前沿

    浙江大學成功研發高性能水下軟體仿生機器魚

    近日,浙江大學實驗室里的一條&ldquo;魚&rdquo;出現在著名大眾科學雜志《新科學家》上:全身柔軟無骨,能以每秒6厘米的速度不動聲色地暢游3小時,速度達到世界同類軟體機器人最快。當天,浙大航空航天學院李鐵風、...

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    發布于 2017-04-14 閱讀:120

           近日,浙江大學實驗室里的一條“魚”出現在著名大眾科學雜志《新科學家》上:全身柔軟無骨,能以每秒6厘米的速度不動聲色地暢游3小時,速度達到世界同類軟體機器人最快。當天,浙大航空航天學院李鐵風、黃志龍課題組的論文“Fast-moving soft electronic fish”在《Science Advances》雜志上線。“魚”,正是他們“養”的。
           據介紹,這是國際上已知報道中游得最快的軟體機器魚。 “電子肌肉在電刺激的作用下可以快速的響應,所以我們的這個撲動的頻率可以比較高,游動的速度比較快。”李鐵風說,“此外,‘魚’在水中,包裹它身體的水就是產生電壓的負極,這也是我們設計中一個創新設計。”
     
     
           軟體機器人是目前科學界一個新興的研究領域,雖然時間不長,但它們已經有了自己的代言人——《超能陸戰隊》中的大白。相比于傳統的硬質機器人,軟體機器人能夠任意改變自身形狀、抵抗外界沖擊,從而具有更好的環境適應性。目前,世界上已形成幾類軟體機器人研發:例如氣動式軟體機器人,可以實現抓握或爬行;還有形狀記憶的材料制成的機器人,通過溫度或者光照變化產生驅動力,此外,科學家還在進行肌肉細胞作為軟體機器人材料的方法。一部分已走向產業應用。
           據了解,這條機器魚身長9.3厘米,體重90克,外形酷似蝠鲼(鰩魚的一種,人稱“魔鬼魚”),比一枚雞蛋略重,將它投到魚缸中,它就如真魚附體,撲扇著“兩翼”劃水前進。實際這條魚是有電子肌肉的。這一層薄薄的 “電子肌肉”,實際上由三層材料組成:上下兩層是透明的介電高彈體薄膜,中間是導電用的碳膏或水凝膠;三層材料緊密地粘合在一起,就像北京著名小吃“茯苓餅”。如果給它兩極通上交流電,它已經可以像心臟一樣地“跳”動了。
     
     
           所謂介電高彈,就是指材料能在電壓的刺激下產生形變。2000年,Ron Pelrine等科學家發現發現一類高分子聚合物薄膜具有介電高彈的特性。李鐵風說,團隊將這一特性結合力學原理,對這種薄膜改性處理后,就成為“電子肌肉”的功能材料。電子肌肉能在紅外信號的操控下實現左拐,右拐,前進。
           浩渺的深海中,蝠鲼是一種非常優雅魚類,微微扇動胸鰭,再向前滑行一段,仿佛在藍色的大海中飛翔。記者了解到,蝠鲼游泳時非常省力,這一點讓科學家深受啟發,對機器魚來說這就意味著省電。這是科學家為什么將蝠鲼作為仿生對象的原因。電子魚靠體內封裝的450毫安時(相當于手機容量的十分之一)的鋰電池供電,航能力可以達到3小時。此外,因為沒有任何電機等結構,機器魚游動時產生的噪聲幾乎為零。
           值得一提的是,浙大造機器魚渾身的材料都是工業級的材料,在國內有巨大的產量和化工工業基礎,造價低廉,并且對環境友好。這也是課題組努力的目標,除了省電、還要省錢、環保,適合工業級的生產制造。“我們希望將來制作機器魚能像制造我們的橡膠鞋底一樣簡單,在模具中一沖便能成型。”李鐵風說。
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    他很懶,什么都沒有留下~