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據(jù)最新一期《科學(xué)進(jìn)展》雜志，美國北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種節(jié)能的軟體機(jī)器人，它的游泳速度比以前的游泳軟體機(jī)器人快4倍以上。這些機(jī)器人被稱為“蝴蝶機(jī)器人”，因為它們的游泳動作類似于人類蝶泳時手臂的動作。
研究人員表示：“到目前為止，游泳軟體機(jī)器人的游泳速度還不能超過每秒一個身體長度，但海洋動物，如蝠鲼，能夠游得更快、更有效率。”
受蝠鲼生物力學(xué)啟發(fā)，研究人員開發(fā)了兩種類型的蝴蝶機(jī)器人。其中一個是專門為速度而打造的，平均速度能達(dá)到每秒3.74個身體長度。另一個被設(shè)計成機(jī)動性很強，能夠向右或向左急轉(zhuǎn)彎，這種機(jī)動原型機(jī)器人速度能達(dá)到每秒1.7個身體長度。
研究人員表示，可以用“斯特勞哈爾數(shù)”評估飛行和游泳動物的能量效率。當(dāng)動物在游泳或飛行時，斯特勞哈爾指數(shù)在0.2到0.4之間時，就會出現(xiàn)推進(jìn)效率的峰值。此次，兩個蝴蝶機(jī)器人的指數(shù)都在這個范圍內(nèi)。
蝴蝶機(jī)器人的游泳力來自它們的翅膀，它們的翅膀是“雙穩(wěn)態(tài)”的，這意味著翅膀有兩種穩(wěn)定的狀態(tài)。機(jī)翼類似于卡扣式發(fā)夾。在施加一定的能量使其彎曲之前，發(fā)夾是穩(wěn)定的。當(dāng)能量達(dá)到臨界點時，發(fā)夾就會折成不同的形狀，這也是穩(wěn)定的。
在蝴蝶機(jī)器人中，以發(fā)夾為靈感的雙穩(wěn)態(tài)翅膀附著在柔軟的硅膠身體上。使用者通過將空氣泵入軟體內(nèi)部的腔室來控制機(jī)翼兩種穩(wěn)定狀態(tài)之間的切換。當(dāng)這些腔室充氣和放氣時，身體會上下彎曲，迫使翅膀與其一起來回折翅。
速度更快的蝴蝶機(jī)器人只有一個“驅(qū)動單元”，它控制著兩個翅膀。這使得它非常快，但很難左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)；而機(jī)動蝴蝶機(jī)器人基本上有兩個驅(qū)動單元，它們并排連接。這種設(shè)計允許用戶操縱兩側(cè)的機(jī)翼，或者只“拍打”一個機(jī)翼，這使它能夠急轉(zhuǎn)彎。
來源：科技日報
