智东西（公众号：zhidxcom）
编 | 王颖
导语：越来越多的研究人员开始模仿生物特性设计机器人，最近国内外两所大学研究人员发表在ICRA的两篇仿生机器人论文引起了外媒的注意， IEEE Spectrum对这两种机器人做出了详细介绍。
智东西(xi)7月1日消息，据IEEE Spectrum报道(dao)，近日，在(zai)机(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)技术领(ling)域最有影响力的ICRA国际会议上，两(liang)篇仿(fang)生机(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)论(lun)文引起了(le)广泛关注。论(lun)文中提(ti)到的鱿(you)鱼机(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)和(he)扇(shan)贝机(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)分别使用喷气(qi)和(he)喷水的方(fang)式获得(de)动力，彻底摆脱了(le)电(dian)力，用更环保的方(fang)式为机(ji)器(qi)人(ren)(ren)(ren)提(ti)供(gong)动能(neng)。
据了(le)(le)解，这两(liang)篇(pian)论文(wen)《具有柔软变形鳍和臂的(de)(de)鱿鱼(yu)状水上飞行器(qi)(qi)的(de)(de)设(she)计(ji)和实验》和《机(ji)器(qi)(qi)扇贝(bei): 灵感来(lai)自双壳类的(de)(de)游泳机(ji)器(qi)(qi)人(ren)》分别来(lai)自北京航空航天大学和瑞士(shi)联邦理工学院。两(liang)所大学的(de)(de)研究人(ren)员在(zai)今年5月的(de)(de)在(zai)蒙特利尔举行的(de)(de)ICRA 2019上分别展示了(le)(le)他们(men)研发的(de)(de)新型仿(fang)生机(ji)器(qi)(qi)人(ren)。
接下来(lai)我们可以(yi)根据IEEE Spectrum对这(zhei)两款(kuan)仿(fang)生(sheng)(sheng)机器人的(de)详细介绍，一起了解机器人技术如(ru)何与(yu)生(sheng)(sheng)物特(te)性(xing)相结合，研发出使(shi)用环保(bao)动力的(de)仿(fang)生(sheng)(sheng)机器人。
一、鱿鱼机器人使用喷气动力前进
大多(duo)数水下机器人获(huo)得动力的(de)方(fang)式(shi)分为两(liang)种(zhong)(zhong)，一(yi)种(zhong)(zhong)是(shi)螺旋桨(jiang)，一(yi)种(zhong)(zhong)是(shi)鳍。北京航(hang)空航(hang)天大学(xue)的(de)陶刚(gang)、杨(yang)兴邦、苏浩(hao)红(hong)、江步辉、陈灵坤(kun)、王天苗和梁建红(hong)受到鱿鱼的(de)启发(fa)，研发(fa)出(chu)了(le)一(yi)个(ge)喷(pen)气动力的(de)鱿鱼机器人。
真(zhen)正的鱿(you)鱼通过(guo)喷(pen)水(shui)的方(fang)法(fa)，利用水(shui)射流(liu)推(tui)动(dong)自己前进，这种方(fang)式不仅速(su)度极快，而且动(dong)力(li)足以使一些鱿(you)鱼能够(gou)跳出(chu)水(shui)面，甚至还能通过(guo)在空中(zhong)的持续(xu)喷(pen)射实(shi)现短时间的受控飞行，鱿(you)鱼在空中(zhong)的“游(you)动(dong)”速(su)度是在水(shui)中(zhong)速(su)度的两倍，每(mei)秒游(you)动(dong)距离可达其(qi)身长的50倍。
北京航空航天大学研究团(tuan)队研发的(de)鱿鱼机器(qi)人(ren)主(zhu)要(yao)通过压(ya)(ya)缩(suo)(suo)空提供(gong)动力，把(ba)压(ya)(ya)缩(suo)(suo)空气储存在(zai)“鼻子(zi)”的(de)圆柱形容器(qi)里，鱿鱼触须由(you)气动执行器(qi)控制(zhi)。当机器(qi)人(ren)想要(yao)在(zai)水(shui)中移(yi)动时(shi)，气动执行器(qi)会打开一个值，释放(fang)出适量的(de)压(ya)(ya)缩(suo)(suo)空气，这些空气会产生足够的(de)推力，把(ba)鱿鱼机器(qi)人(ren)射(she)出水(shui)面(mian)。
鱿(you)鱼(yu)机器人可以(yi)通过喷(pen)气(qi)(qi)动力跳跃10米到20米的距(ju)离，但(dan)目(mu)前它只能发射一(yi)次喷(pen)气(qi)(qi)。研究(jiu)人员正(zheng)在(zai)计划用密度(du)稍大的气(qi)(qi)体代替压(ya)缩空气(qi)(qi)，比如液态二(er)氧(yang)化(hua)碳，这样可以(yi)延长喷(pen)气(qi)(qi)时间(jian)，实现(xian)多次跳跃。
二、扇贝机器人使用水流动力前进
瑞士联邦理工学院的(de)(de)Jamie Paik领(ling)导机器(qi)人(ren)实验室研发了一个名为RoboScallop的(de)(de)扇(shan)贝(bei)机器(qi)人(ren)。这款机器(qi)人(ren)的(de)(de)两个外壳被柔韧(ren)的(de)(de)弹性(xing)膜包裹(guo)，通过一个铰链连(lian)接(jie)成整体(ti)。
真(zhen)正的扇贝通过(guo)打开和关闭外壳(qiao)时，从它们身体背部喷出(chu)的水柱推(tui)动自己前进。
扇(shan)贝(bei)机(ji)(ji)器(qi)(qi)人循环的(de)打(da)开(kai)(kai)和关闭外壳产生(sheng)水流(liu)推(tui)进(jin)游(you)动(dong)，当机(ji)(ji)器(qi)(qi)人的(de)外壳打(da)开(kai)(kai)时(shi)(shi)，水流(liu)通过(guo)铰(jiao)链后部(bu)的(de)开(kai)(kai)口(kou)进(jin)入内部(bu)，当外壳关闭时(shi)(shi)，水被(bei)挤出(chu)，推(tui)动(dong)机(ji)(ji)器(qi)(qi)人前进(jin)。
Jamie Paik介绍，扇贝机器(qi)(qi)人将(jiang)水吸入(ru)后会立即喷出，能够防止(zhi)污染(ran)。扇贝机器(qi)(qi)人重(zhong)量仅有65克(ke)，外壳的开关频(pin)率刚刚超过2.5Hz，移动速度为(wei)16厘(li)米(mi)每(mei)秒。
真(zhen)正的(de)(de)扇贝可(ke)以(yi)通过(guo)两边喷水量的(de)(de)不同掌握方向，但扇贝机(ji)器(qi)人还(hai)(hai)不能(neng)(neng)改变(bian)方向。Jamie Paik表示(shi)RoboScallop将很快能(neng)(neng)够实(shi)现改变(bian)方向的(de)(de)功(gong)能(neng)(neng)，他(ta)还(hai)(hai)说道“机(ji)器(qi)扇贝本身甚至可(ke)以(yi)兼做一个夹钳，据我所知，这不是真(zhen)正的(de)(de)扇贝所能(neng)(neng)做到的(de)(de)。”
瑞士(shi)联邦理工学院机(ji)器(qi)人(ren)实验室的Jamie Paik表示，RoboScallop机(ji)器(qi)人(ren)有很高的安全性，即使在运行过程中有人(ren)触碰也不会(hui)发生危险。
结语：仿生机器人发展前景广阔
IEEE Spectrum介绍的(de)这两种(zhong)仿生(sheng)(sheng)机(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)分别由(you)北京航空(kong)航天(tian)大学和瑞士联邦理(li)工学院(yuan)的(de)研(yan)究团队研(yan)发(fa)(fa)。向我(wo)们展示(shi)机(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)技术发(fa)(fa)展的(de)同时，也证明了仿生(sheng)(sheng)机(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)的(de)研(yan)究已经成为了国际关注的(de)领域。
两所大学的(de)研究(jiu)人(ren)员通过观察鱿鱼(yu)和扇贝的(de)游动(dong)方(fang)式，研发(fa)出了(le)使用环保动(dong)力的(de)新(xin)(xin)型仿(fang)生(sheng)机(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)，在机(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)动(dong)力系统的(de)研究(jiu)方(fang)面取得了(le)很大进展，提供了(le)除(chu)电力外的(de)新(xin)(xin)型供能(neng)方(fang)式。仿(fang)生(sheng)机(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)模(mo)仿(fang)生(sheng)物特性，掌握新(xin)(xin)技能(neng)，在机(ji)(ji)器(qi)(qi)人(ren)领域进行新(xin)(xin)尝试(shi)，未(wei)来或(huo)许还有更广阔(kuo)的(de)发(fa)展前景。
原文(wen)来自：IEEE Spectrum
