受動物啟發的12種水下無人機

 underwater robot for scientific research

水下無人機並不是什麼新鮮事物。實際上,該產業中最早的型號之一,MIT的Robotuna,其歷史可以追溯到1995年,當時還在使用撥號資料機。

時至今日,我們已經走了很長一段路程,如今的水下機器人已被用於科學研究、軍事目的、商業用途和個人用途。它們採集水樣,前往人類不能到達的深處,掃描船隻的船體來尋找違禁品。甚至有配備雷射裝置的水下機器人來保護鮭魚養殖場。在有關水下的趣聞中,有許多水下研究中鯨魚亂入鏡頭的故事。

伍茲霍爾海洋研究所解釋說,水下機器人的工程挑戰包括深海壓力、海水腐蝕、浮力需求、水下通信困難以及功率供應需求。意料之中的挑戰很多,但是大白鯊試圖吞掉研究機器人這樣的情況是意料之外的。

REMUS SharkCam: 捕獵者和被捕者 來自 伍茲霍爾海洋研究所Vimeo網站

以下十二種水下機器人的設計製造從自然中汲取靈感。“如今構建的生物機器人遠不是動物的機械化複製品,而是正在把目標升級為吸取生物性特長的精華。”PCMag如此評論。

讓我們來看看正在研究的一些最具創新性和趣味性的水下無人機技術。
生物靈感:仿生水下無人機建模

鯊魚

海軍有一種隱形機器人,叫做GhostSwimmer。它大約五英尺長,可以在10英寸至300英尺的水深中遊行。

藍鰭金槍魚

BioSwimmer專案作為國土安全部門資助的一部分,重點在於確保邊境安全。金槍魚的運動天賦是這款水下無人機機動性的靈感來源,所以它可以在有限的空間內扭轉和轉向。

蝠鱝

在探索水下軟機器人結構的過程中,蝠鱝成為了包括MantaDroid在內多種水下機器人的靈感來源。

水母

這些基於凝膠的機器人可以捕捉和釋放一隻活魚。這些水凝膠機器人使用的材料使它們幾乎無法被檢測到。它們幾乎是透明的,並且具有和水相同的聲學特性,從而可以避免被聲波探測到。

烏賊

作為烏賊的升級版,Sepios具有“四個獨立可控的鰭片,使其可繞任何軸進行旋轉,向任何方向進行行動”。

䲟魚

這款無人機模仿䲟魚製成,可以作為水下搭便車者,能附著在各種物體上並緊緊抓住,需要高達436牛頓的力才能將它卸下。

剃刀蛤

雖然剃刀蛤看起來不像是一個機器人的靈感來源,但RoboClam可以迅速鑽入海底土壤。MIT的研究員說,可能的應用包括埋錨和摧毀水下地雷。

章魚

章魚機器人的設計者試圖使用人造肌肉來複刻章魚的靈活性和柔韌性。

水蛇

這款水下Snakebot能夠在狹窄的空間中蠕動,靈感來自於蛇或鰻魚。使用模組化結構,使用者可以連接工具或相機,減少引擎或者連接器部分。

斑馬魚

這種水下無人機被昵稱為間諜機器人,因為它可以被一群魚所接納,從而瞭解它們如何交流,然後影響它們的行動方向。

蜜蜂(空中—水中)

雖然RoboBee在最開始並沒有仿照一種水下動物設計,但它被修改成了可以在水下游泳,並配備了微型可燃火箭,可以衝破水的表面張力然後飛向空中。

水肺潛水夫

OceanOne是一款水下人形機器人,靈感來源於一個水肺潛水夫,可以到達300英尺的水深處,遠遠超過了人類130英尺的極限。

超越火星:機器人能否使海洋成為“新大陸”?

僅有5%的洋底被繪製了出來,地球科學家經常反映:“我們對太陽系中其他行星的瞭解比對我們自己的還要多。” 確實,我們對洋底瞭解甚少,核潛艇正在探索的水下山區距離海面也僅有525英尺而已。

Underwater drones explore the ocean

正如網路漫畫 xkcd 向我們展示的那樣,海洋是非常非常深的。藍鯨和核潛艇的最大深度在1000米以內,而太平洋的馬里亞納海溝則深達10994米

研發出可以探索海洋並執行人類原本無法完成的任務的水下機器人具有重大價值意義。這些可以游泳的機器人可以讓我們進入以前無法企及的深度,讓水下領域不再是謎團。