(資料圖片)
受蝠鲼生物力學的啟發(fā)，研究人員開發(fā)了一種節(jié)能的軟體機器人——“蝴蝶機器人”。圖片來源：北卡羅來納州立大學
科技日報實習記者?張佳欣
據最新一期《科學進展》雜志，美國北卡羅來納州立大學的研究人員開發(fā)出了一種節(jié)能的軟體機器人，它的游泳速度比以前的游泳軟體機器人快4倍以上。這些機器人被稱為“蝴蝶機器人”，因為它們的游泳動作類似于人類蝶泳時手臂的動作。
研究人員表示：“到目前為止，游泳軟體機器人的游泳速度還不能超過每秒一個身體長度，但海洋動物，如蝠鲼，能夠游得更快、更有效率?！?/p>
受蝠鲼生物力學啟發(fā)，研究人員開發(fā)了兩種類型的蝴蝶機器人。其中一個是專門為速度而打造的，平均速度能達到每秒3.74個身體長度。另一個被設計成機動性很強，能夠向右或向左急轉彎，這種機動原型機器人速度能達到每秒1.7個身體長度。
研究人員表示，可以用“斯特勞哈爾數(shù)”評估飛行和游泳動物的能量效率。當動物在游泳或飛行時，斯特勞哈爾指數(shù)在0.2到0.4之間時，就會出現(xiàn)推進效率的峰值。此次，兩個蝴蝶機器人的指數(shù)都在這個范圍內。
蝴蝶機器人的游泳力來自它們的翅膀，它們的翅膀是“雙穩(wěn)態(tài)”的，這意味著翅膀有兩種穩(wěn)定的狀態(tài)。機翼類似于卡扣式發(fā)夾。在施加一定的能量使其彎曲之前，發(fā)夾是穩(wěn)定的。當能量達到臨界點時，發(fā)夾就會折成不同的形狀，這也是穩(wěn)定的。
在蝴蝶機器人中，以發(fā)夾為靈感的雙穩(wěn)態(tài)翅膀附著在柔軟的硅膠身體上。使用者通過將空氣泵入軟體內部的腔室來控制機翼兩種穩(wěn)定狀態(tài)之間的切換。當這些腔室充氣和放氣時，身體會上下彎曲，迫使翅膀與其一起來回折翅。
速度更快的蝴蝶機器人只有一個“驅動單元”，它控制著兩個翅膀。這使得它非?？?，但很難左轉或右轉；而機動蝴蝶機器人基本上有兩個驅動單元，它們并排連接。這種設計允許用戶操縱兩側的機翼，或者只“拍打”一個機翼，這使它能夠急轉彎。