简化的章鱼启发式游泳机器人具有柔软的不对称手臂，可以复制游泳模式

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新加坡国立大学的研究人员开发了一种新型机器人，其灵感来自地球上最聪明的水生动物之一：章鱼。该机器人在arXiv预印本服务器上发表的一篇论文中进行了介绍，既可用于在水下完成现实世界的任务，也可用于研究章鱼游泳的生物力学基础。
负责这项研究的塞西莉亚·拉斯奇 (Cecilia Laschi) 教授告诉 Tech Xplore：“我们的研究之旅很早就开始了，首先研究了伸手和抓握、运动和游泳的各种原理。”
与许多其他海洋动物相比，章鱼非常敏捷，因为它们既能在水下快速游动，又能操纵周围的物体。这项最新研究的主要目标是开发一种能够可靠地复制章鱼先进水下技能的机器人系统。
“我们工作的最初目标是开发一个游泳平台，在回顾以前的文献时，我们意识到现有的设计过于复杂，特别是在模仿章鱼的八条臂时，”该论文的第一作者之一张一元说。
“我们的主要目标是创建一个更易于访问和构建的平台，不仅可以捕捉章鱼运动的精髓，还可以促进水下机器人技术的更广泛研究和创新。”
张和他的同事们开发的机器人灵感来自章鱼，它有八个软臂，通过一种创新的伞状机构驱动。这种创新的机构由两个恒速旋转的电机驱动，无需为每个手臂部署八个不同的电机和单独的执行器。
“当机器人在水中移动时，它的手臂会轻轻张开，形成低阻力形状，使其毫不费力地滑行，”张说。“然后，当需要向前推进时，手臂会迅速闭合并变硬，产生强大的推力——就像章鱼一样！这种设计不仅简化了机械和控制，还提高了效率，使机器人既有效又易于管理。”
凭借创新的机器人设计，研究人员能够精确复制章鱼的游泳模式。在初步测试中，他们的机器人被发现能够有效地向前推进，在第二次动力冲程中达到 314 毫米/秒的峰值速度。
与之前推出的受章鱼启发的机器人平台相比，该团队提出的系统要简单得多，但却能达到类似的游泳性能。新机器人的另一个优势是节能，因为它可以在水下长距离航行，同时最大限度地降低功耗。
张说：“这种设计还解决了类似机器人的一个常见问题：当手臂张开进行下一次推进时会向后移动。”
“我们的章鱼式机器人具有广泛的实际应用，包括水下探索、环境监测，甚至搜索和救援行动。我们目前正致力于利用这个平台推进我们对类似章鱼的水下运动和操控的研究，这可能会为机器人技术开辟新的可能性。”
Laschi 教授、张教授及其同事推出的新型机器人平台可能很快就会激发其他简化的仿生水下机器人的开发。值得注意的是，这篇最新论文是一个更广泛的研究项目的一部分，该项目的重点是受章鱼启发的机器人技术。
该团队的广泛项目已经帮助确定了这些迷人水生动物拥有高超灵活性和游泳能力的一些因素。在接下来的研究中，研究人员计划探索其他设计策略，以进一步提高章鱼系统的性能和能源效率。
拉奇教授补充道：“我们的计划是彻底改变水下机器人的设计和建造方式，并将其操作能力和自主性、控制和能源提升到一个新的水平。”
“除了水下应用，我们还探索将新技术应用于生物医学、老年人辅助或工业等不同领域。我们非常感谢对我们研究项目的资金支持，包括 DESTRO（来自意大利 MAE 和新加坡 A*STAR 的‘灵巧、强大而柔软的机器人’）、REBOT（来自新加坡教育部的‘重新思考水下机器人操作’）和 RoboLife 项目（来自新加坡国立大学的‘具有形态适应和逼真能力的软机器人’）。”