浙江大学航空航天学院教授李铁风介绍,机器鱼以海水为低压端电极,体内的电源在人工肌肉内外两侧形成电势差,薄薄的鳍因此舒张、收缩形变。依靠预设好的程序,机器鱼就能悠然展开双鳍,在深海中行进游动。
李铁风介绍,狮子鱼的头部骨骼分散地嵌在软组织内,而仿生机器鱼一大设计亮点就是模仿狮子鱼分散的头部骨骼结构。而为了更接近狮子鱼的软组织质地,研究团队选择用硅胶打造机器鱼的骨架。这种透明的凝胶状材料密度接近水,质地软、韧性高,能将电池、控制电路等硬质器件“温柔”地包裹住。
“我们将功能性电子电路最大程度地分散在软硅胶中,通过参数调节和结构设计,实现机器鱼内部的应力水平平衡。”李国瑞解释说,尽可能分散排布元器件,能够减少它们彼此间的剪切应力。
如此一来,机器鱼即便没有刚性外壳保护,也能适应极高的静水压力。告别了沉重的金属壳,机器鱼身姿更轻盈,机动性也有所改善。如今人们见到的机器鱼成品长22厘米、翼展宽度28厘米,重量仅150克,接近2~3枚鸡蛋。
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机器鱼的研究成本与传统深海机器人相比更低
“这项工作会在很大程度上推进深海机器人的研究进步。”论文审稿人如是评价。因为创新性的设计理念、自主研发的特殊材料,机器鱼的成本也变得更低廉。
告别了传统设计思路,机器鱼不再需要用昂贵的钛合金做耐压壳,仅这一项便可省去不少成本。李国瑞告诉《中国科学报》,与传统深海机器人相比,新论文展示的机器鱼成本小得多,单台成本可控制在万元以内。
“这项研究能为深海探测作业、环境观察和深海生物科考提供新的解决方案。”李铁风表示,未来,研究团队还将继续致力于提升深海装备和机器人的应用能力,让柔性智能设备适用于深海作业等更复杂的场景。
参考资料来源:光明网-软体机器鱼“打卡”万米深海