新型機(jī)器魚(yú)速度和能效大幅提高
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- 2019-09-23
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仿生學(xué)對(duì)機(jī)器人研發(fā)至關(guān)重要,機(jī)器魚(yú)就是將仿生學(xué)用于機(jī)器人科學(xué)的典型例子。雖然目前機(jī)器魚(yú)在速度、靈活性等方面還無(wú)法比擬真正魚(yú)類,但差距在逐步縮小。一國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)在最近的《科學(xué)·機(jī)器人》雜志上刊文,介紹了一種游泳速度和能量效率俱佳的新型機(jī)器魚(yú),其速度可達(dá)每秒1米,而在此速度下,一個(gè)10瓦時(shí)電池組可支持其續(xù)航4.2公里。
魚(yú)在游泳時(shí),會(huì)產(chǎn)生沿著身體從頭到尾的波浪狀運(yùn)動(dòng),增加這種波動(dòng)的頻率,就會(huì)提高其行進(jìn)的速度。一般來(lái)說(shuō),魚(yú)尾擺動(dòng)的頻率在0.1赫茲到20赫茲之間,而目前大多數(shù)模仿該種游泳風(fēng)格的機(jī)器魚(yú),尾擺頻率都很低,小于2赫茲,不僅游動(dòng)速度慢,每秒僅能行進(jìn)四分之一到一個(gè)自身體長(zhǎng),而且很耗能。
此次,由美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)生物工程研究實(shí)驗(yàn)室朱建忠教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì),以游泳速度快而聞名的黃鰭金槍魚(yú)和大西洋鯖魚(yú)為原型,開(kāi)發(fā)出一種新型機(jī)器魚(yú)。機(jī)器魚(yú)體長(zhǎng)255.3毫米、寬49.2毫米、高67.8毫米,由頭部組件、中央致動(dòng)組件和尾鰭組件3部分組成,其尾擺頻率能夠達(dá)到15赫茲,此時(shí)其每秒可行進(jìn)4個(gè)體長(zhǎng)的距離,也就是1米。該機(jī)器魚(yú)的能量效率表現(xiàn)也很優(yōu)異,當(dāng)游泳速度為每秒0.4米時(shí),一個(gè)10瓦時(shí)電池組可支持其續(xù)航9.1公里;當(dāng)游泳速度為每秒1米時(shí),一個(gè)10瓦時(shí)電池組可支持其續(xù)航4.2公里。
研究人員表示,生物學(xué)研究可以激發(fā)高性能機(jī)器人的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā),而黃
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- 編輯:李娜
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