仿生机械创新设计大赛点子,大学生汽车机械创新设计点子简单

　　

　　当湖面上腿细长的黑褐色水黾可以在水面上自由活动并捕捉猎物时，科学家们受到启发，设计出一种可以漂浮在水面上的仿生软体机器人。 　　

　　

　　2021年12月1日，科学机器人(Science RobotICs)发表了加州大学河滨分校尹亚东教授的研究“用于自适应振荡和仿生摆动的光动力软蒸汽机”。本文介绍了我们课题组研制的仿生漂浮软机器人，它以光为驱动力，以水为燃料，将光能转化为热能，利用水的蒸发推动机器人在水面上游泳。本文经过科学精选，与读者共同探讨了这种新型仿生漂浮软体机器人的工作原理和应用前景。 　　

　　

　　论文基本信息 　　

　　

　　通信作者： 　　

　　

　　尹亚东，教授，加州大学河滨分校 　　

　　

　　论文标题： 　　

　　

　　用于自适应振荡和仿生游泳的光动力软式蒸汽机 　　

　　

　　领域：物理，人工智能 　　

　　

　　来源：科学机器人 　　

　　

　　DOI:10.1126/sci robotics . ABI 4523 　　

　　

　　原始链接： 　　

　　

　　https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abi4523 　　

　　

　　发布日期：2021年12月1日 　　

　　

　　期刊影响因子：23.748 　　

　　

　　JCR分区：Q1 　　

　　

　　在自然界中，振动是无处不在的，比如细胞框架的振动，蜂鸟翅膀的振动，哺乳动物的心跳等。振动对生物的生存起着非常重要的作用，生物振动的另一个特点是频率可以根据环境的变化进行调节。为了实现这样一种类似生物的振动功能，研究团队需要给仿生机器人配备一个振荡器，使其在非周期性的刺激下有规律地振荡，并对环境变化做出响应。 　　

　　

　　 　　

　　

　　对于构型振子，研究团队需要解决在恒定能量输入下，缺乏有效机制产生振动的问题。经过研究，他们决定利用蒸汽机的原理制造仿生机器人。此时，他们遇到了另一个问题，那就是蒸汽机的能量从哪里来？传统蒸汽机的能源来自煤炭等燃料，不仅容易造成环境问题，还需要大量囤积燃料，同时还要面临燃料耗尽等问题。那么如何摆脱这种燃油限制呢？课题组最终选择了光驱。 　　

　　

　　最后，研究人员以水黾为灵感，以光为驱动力，以水为燃料，将光能转化为热能，利用蒸汽推动仿生软体机器人在水面上游泳。具体过程是：在阳光下，机器人温度上升，“腿”材料开始向上弯曲；随着光照的持续，温度持续升高，周围的水分开始蒸发，“腿”物质开始膨胀；然后蒸汽被释放出来，“腿”又回到了原来的平衡状态。正是通过这种持续的机械振荡，并凭借底部材料的疏水性，机器人可以根据不同的光照条件漂浮在水面上。 　　

　　

　　这个机器人有明显的优势。它不仅无污染，而且可能涉及污水和漂浮物的处理。同时，这种能够在连续光照下实现连续振动以适应外界环境变化的仿生软机器人，有可能在不久的将来使自适应软件驱动和下一代智能仿生软机器人成为可能。这也将是软机器人的一个里程碑。 　　

　　

　　涉及 　　

　　

　　https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abi4523