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【中國(guó)智能制造網(wǎng) 新品速遞】近日,浙大航空航天學(xué)院李鐵風(fēng)、黃志龍課題組研發(fā)出一種軟體機(jī)器魚(yú)，能以每秒6厘米的速度不動(dòng)聲色地暢游3小時(shí)，速度達(dá)到世界同類(lèi)軟體機(jī)器人快。這種機(jī)器人的制作材料造價(jià)低廉，并且對(duì)環(huán)境友好。目前課題組正努力使其適合工業(yè)級(jí)的生產(chǎn)制造。
軟體機(jī)器人新成員：浙大研發(fā)機(jī)器魚(yú)游出新速度
4月5日，浙江大學(xué)實(shí)驗(yàn)室里的一條“魚(yú)”出現(xiàn)在大眾科學(xué)雜志《新科學(xué)家》上：全身柔軟無(wú)骨，能以每秒6厘米的速度不動(dòng)聲色地暢游3小時(shí)，速度達(dá)到世界同類(lèi)軟體機(jī)器人快。當(dāng)天，浙大航空航天學(xué)院李鐵風(fēng)、黃志龍課題組的論文“Fast-moving soft electronic fish”在《Science Advances》雜志上線。“魚(yú)”，正是他們“養(yǎng)”的。
據(jù)介紹，這是上已知報(bào)道中游得快的軟體機(jī)器魚(yú)。“電子肌肉在電刺激的作用下可以快速的響應(yīng)，所以我們的這個(gè)撲動(dòng)的頻率可以比較高，游動(dòng)的速度比較快。”李鐵風(fēng)說(shuō)，“此外，‘魚(yú)’在水中，包裹它身體的水就是產(chǎn)生電壓的負(fù)極，這也是我們?cè)O(shè)計(jì)中一個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)。”
軟體機(jī)器人是目前科學(xué)界一個(gè)新興的研究領(lǐng)域，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但它們已經(jīng)有了自己的代言人——《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》中的大白。相比于傳統(tǒng)的硬質(zhì)機(jī)器人，軟體機(jī)器人能夠任意改變自身形狀、抵抗外界沖擊，從而具有更好的環(huán)境適應(yīng)性。目前，世界上已形成幾類(lèi)軟體機(jī)器人研發(fā)：例如氣動(dòng)式軟體機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)抓握或爬行；還有形狀記憶的材料制成的機(jī)器人，通過(guò)溫度或者光照變化產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，此外，科學(xué)家還在進(jìn)行肌肉細(xì)胞作為軟體機(jī)器人材料的方法。一部分已走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
據(jù)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者了解，這條機(jī)器魚(yú)身長(zhǎng)9.3厘米，體重90克，外形酷似蝠鲼(鰩魚(yú)的一種，人稱(chēng)“魔鬼魚(yú)”)，比一枚雞蛋略重，將它投到魚(yú)缸中，它就如真魚(yú)附體，撲扇著“兩翼”劃水前進(jìn)。
據(jù)悉，實(shí)際這條魚(yú)是有電子肌肉的。這一層薄薄的 “電子肌肉”由三層材料組成：上下兩層是透明的介電高彈體薄膜，中間是導(dǎo)電用的碳膏或水凝膠；三層材料緊密地粘合在一起，就像北京小吃“茯苓餅”。如果給它兩極通上交流電，它已經(jīng)可以像心臟一樣地“跳”動(dòng)了。
所謂介電高彈，就是指材料能在電壓的刺激下產(chǎn)生形變。2000年，Ron Pelrine等科學(xué)家發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)一類(lèi)高分子聚合物薄膜具有介電高彈的特性。李鐵風(fēng)說(shuō)，團(tuán)隊(duì)將這一特性結(jié)合力學(xué)原理，對(duì)這種薄膜改性處理后，就成為“電子肌肉”的功能材料。電子肌肉能在紅外信號(hào)的操控下實(shí)現(xiàn)左拐，右拐，前進(jìn)。
浩渺的深海中，蝠鲼是一種非常優(yōu)雅魚(yú)類(lèi)，微微扇動(dòng)胸鰭，再向前滑行一段，仿佛在藍(lán)色的大海中飛翔。
記者了解到，蝠鲼游泳時(shí)非常省力，這一點(diǎn)讓科學(xué)家深受啟發(fā)，對(duì)機(jī)器魚(yú)來(lái)說(shuō)這就意味著省電。這是科學(xué)家為什么將蝠鲼作為仿生對(duì)象的原因。電子魚(yú)靠體內(nèi)封裝的450毫安時(shí)(相當(dāng)于手機(jī)容量的十分之一)的鋰電池供電，續(xù)航能力可以達(dá)到3小時(shí)。此外，因?yàn)闆](méi)有任何電機(jī)等結(jié)構(gòu)，機(jī)器魚(yú)游動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的噪聲幾乎為零。
值得一提的是，浙大造機(jī)器魚(yú)渾身的材料都是工業(yè)級(jí)的材料，在國(guó)內(nèi)有巨大的產(chǎn)量和化工工業(yè)基礎(chǔ)，造價(jià)低廉，并且對(duì)環(huán)境友好。這也是課題組努力的目標(biāo)，除了省電、還要省錢(qián)、環(huán)保，適合工業(yè)級(jí)的生產(chǎn)制造。“我們希望將來(lái)制作機(jī)器魚(yú)能像制造我們的橡膠鞋底一樣簡(jiǎn)單，在模具中一沖便能成型。”李鐵風(fēng)說(shuō)。
(原標(biāo)題：浙大智造軟體機(jī)器魚(yú)游出世界快速度)
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