動(dòng)物在水中有許多創(chuàng)造性的活動(dòng)方式，而機(jī)器人正在“模仿”它們。

大多數(shù)水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式是以下這兩種之一：第一種是螺旋槳，第二種是鰭。但是動(dòng)物告訴我們，水下運(yùn)動(dòng)方式還有很多種，可能給機(jī)器人帶來(lái)獨(dú)特的好處。我們看看今年ICRA發(fā)表的兩篇論文，展示了仿生水下機(jī)器人以創(chuàng)新的方式移動(dòng)：一個(gè)噴射動(dòng)力的機(jī)器人魷魚可以跳出水面，另一個(gè)機(jī)器人扇貝可以像真的一樣移動(dòng)。

Image:Beihang University

這架來(lái)自中國(guó)北航大學(xué)的“魷魚式水上飛行器”是仿照飛行的魷魚而設(shè)計(jì)的。真正的魷魚，除了好吃外，可以利用噴水器推進(jìn)自己前進(jìn)。而且噴射器足夠強(qiáng)大的話，一些魷魚不僅可以跳出水面，而且實(shí)際上可以通過(guò)在空中繼續(xù)噴射來(lái)短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)受控飛行。飛行階段是通過(guò)使用鰭作為手臂和翅膀來(lái)產(chǎn)生一點(diǎn)升力來(lái)延長(zhǎng)的。真正的烏賊使用這種多模態(tài)推進(jìn)來(lái)躲避掠食者，而且速度也快得多——烏賊在空中飛行時(shí)可以使正常的游泳速度翻倍，每秒飛行50個(gè)身體長(zhǎng)度。

魷魚機(jī)器人主要由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)，壓縮空氣儲(chǔ)存在鼻子里的圓柱體中（魷魚有鼻子嗎？）鰭和臂由氣動(dòng)執(zhí)行器控制。當(dāng)機(jī)器人想要在水中移動(dòng)時(shí)，它會(huì)打開一個(gè)值，釋放少量的壓縮空氣；同時(shí)釋放空氣會(huì)產(chǎn)生足夠的推力，將機(jī)器人魷魚完全從水中射出。

我們被告知機(jī)器人烏賊可以通過(guò)跳躍在10到20米之間移動(dòng)，而在水下使用它的噴射器只需要10米。目前，烏賊只能發(fā)射一次噴射器，但研究人員計(jì)劃用密度更大的氣體代替壓縮空氣，如液態(tài)二氧化碳，這將允許長(zhǎng)時(shí)間的操作和多次跳躍。研究人員說(shuō)，使用鰭進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制還有很多工作要做，這將“揭示自然飛行烏賊運(yùn)動(dòng)的優(yōu)越性”。

來(lái)自中國(guó)北航大學(xué)的Taogang Hou, Xingbang Yang, Haohong Su, Buhui Jiang, Lingkun Chen, Tianmiao Wang，和Jianhong Liang在2019蒙特利爾國(guó)際航展上介紹了“帶軟變形鰭和臂的魷魚式水上飛行器的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)”。

Image: EPFL

機(jī)器人扇貝，是一個(gè)“Bivalve inspired（雙瓣激發(fā)）游泳機(jī)器人”，來(lái)自Jamie Paik領(lǐng)導(dǎo)的EPFL的可重構(gòu)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。真正的扇貝，除了好吃之外，可通過(guò)打開和關(guān)閉貝殼來(lái)推動(dòng)自己，從背后產(chǎn)生水射流。扇貝通過(guò)反復(fù)緩慢地打開外殼，然后快速地關(guān)閉，可以產(chǎn)生完全在身體內(nèi)部的向前推力。相對(duì)于像鰭或旋轉(zhuǎn)螺旋槳這樣的東西，扇貝是簡(jiǎn)單而結(jié)實(shí)的，特別是當(dāng)你縮小比例或開始觀察大量的機(jī)器人時(shí)。EPFL的研究人員將他們的扇貝機(jī)器人描述為“一種對(duì)危險(xiǎn)或持續(xù)使用具有魯棒性的獨(dú)特組合，在精密環(huán)境中安全，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單?！?/p>

機(jī)器人扇貝即使在工作時(shí)也是安全的。由于機(jī)器人將水吸入，然后立即噴射出來(lái)，因此其設(shè)計(jì)能夠抵抗污染，這在海洋環(huán)境中可能是一個(gè)重大問題。機(jī)器人扇貝原型重65克，可以每秒16厘米的速度輕快地前進(jìn)，而拍手（這是實(shí)際的技術(shù)）的頻率略高于2.5赫茲。雖然機(jī)器人扇貝現(xiàn)在還不配備轉(zhuǎn)向功能，但真正的扇貝是可以通過(guò)向一側(cè)噴射更多的水來(lái)改變方向的，而機(jī)器人扇貝也應(yīng)該能夠做到這一點(diǎn)。研究人員還指出，機(jī)器人扇貝本身甚至可以兼作鉗子，據(jù)我所知，這卻不是真正的扇貝能做的哦。