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杜克大學(xué)開(kāi)發(fā)新型DraBot機(jī)器人 可檢測(cè)水中石油泄漏和高酸度等情況

2021-03-26 17:13  來(lái)源:cnBeta.COM  瀏覽:  

據(jù)外媒New Atlas報(bào)道,從受樹(shù)懶啟發(fā)而緩慢移動(dòng)的機(jī)器人,到從水中沖出、像飛魚(yú)一樣在空中翱翔的機(jī)器人,模仿現(xiàn)實(shí)世界生物行為的機(jī)器人在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面具有令人興奮的潛力。杜克大學(xué)的一個(gè)新作品是另一個(gè)有趣的例子,其開(kāi)發(fā)的DraBot機(jī)器人可效仿蜻蜓在水面上滑行,檢查是否有漏油、高酸度和其他異常情況,而且不需要攜帶任何電子設(shè)備。

這款軟體機(jī)器人長(zhǎng)度僅為2.25英寸(5.7厘米),它的特點(diǎn)是內(nèi)部微通道網(wǎng)絡(luò)與柔性硅管相連,將空氣泵入其翅膀,通過(guò)后部的孔洞逸出,推動(dòng)機(jī)器人在水中航行。可充氣的執(zhí)行器可以用來(lái)降低這些后翼,在這種情況下,氣流被阻斷,DraBot保持靜止。通過(guò)這種方式,該團(tuán)隊(duì)可以控制哪個(gè)翅膀上升和下降,從而控制機(jī)器人的行進(jìn)方向。

“讓DraBot在沒(méi)有任何電子裝置的情況下,僅使用自致動(dòng)器對(duì)長(zhǎng)距離的氣壓控制做出反應(yīng)是很困難的,”團(tuán)隊(duì)成員Ung Hyun Ko說(shuō)。“這絕對(duì)是最具挑戰(zhàn)性的部分。”

為了配合他們的新機(jī)器人進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè),該團(tuán)隊(duì)轉(zhuǎn)向了他們?cè)谠缙谘芯宽?xiàng)目中創(chuàng)造的一種自愈性水凝膠。這種材料通過(guò)在自身內(nèi)部形成新的鍵來(lái)響應(yīng)酸度的變化,然后在pH值恢復(fù)到正常水平時(shí)逆轉(zhuǎn)。該團(tuán)隊(duì)在DraBot的兩個(gè)翅膀上涂上了水凝膠,當(dāng)它進(jìn)入高酸性水中時(shí),會(huì)使一個(gè)前翼和一個(gè)后翼融合在一起。這意味著,當(dāng)DraBot遇到較高的pH值時(shí),它會(huì)轉(zhuǎn)圈而不是直線移動(dòng)。當(dāng)這些pH值恢復(fù)正常時(shí),融合后的翅膀就會(huì)分離,DraBot就可以再次被正確控制。

該團(tuán)隊(duì)還在DraBot中加入了海綿,并在它的翅膀上摻雜了溫度反應(yīng)材料。當(dāng)它在水中移動(dòng),遇到水面上的油污時(shí),海綿會(huì)吸收油污,并改變顏色。當(dāng)水溫異常高時(shí),翅膀會(huì)由紅色變成黃色。這可以讓DraBot在水面上掠過(guò),既可以檢測(cè)和清理溢油,也可以通過(guò)水溫的變化發(fā)現(xiàn)珊瑚礁白化或藻類大量繁殖的跡象。同時(shí),高pH值也能揭示出對(duì)包括珊瑚礁在內(nèi)的海洋生物構(gòu)成威脅的酸化水域。

該團(tuán)隊(duì)希望對(duì)DraBot進(jìn)行一系列改進(jìn):例如給它裝上機(jī)載推進(jìn)劑,同時(shí),團(tuán)隊(duì)還想象著增加攝像頭和傳感器,以進(jìn)一步擴(kuò)大其環(huán)境監(jiān)測(cè)能力。

“與其使用氣壓來(lái)控制翅膀,我可以設(shè)想使用某種合成生物來(lái)產(chǎn)生能量,”團(tuán)隊(duì)成員Shyni Varghese說(shuō),“這與我所從事的領(lǐng)域完全不同,所以我們必須與一些潛在的合作者進(jìn)行對(duì)話,看看有什么可能。但這也是在這樣一個(gè)跨學(xué)科項(xiàng)目中工作的樂(lè)趣之一。”

下面的視頻展示了DraBot的工作情況,而這項(xiàng)研究發(fā)表在《先進(jìn)智能系統(tǒng)》雜志上。

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