研究人员在其生命周期的幼虫阶段使用了月亮水母的形状

新的机器人水母可能是监测和照顾世界海洋脆弱部分而不损害它们的关键。

这些机器人是由佛罗里达大西洋大学(FAU)和美国海军研究办公室的美国科学家团队开发的。它们被设计成能够自由游动，从一侧到另一侧转向，并通过狭窄的开口游泳。

研究人员今天在Bioinspiration和Biomimetics期刊上发表了他们的发现。

通讯作者，来自FAU的Erik Engeberg博士说：“研究和监测脆弱的环境，如珊瑚礁，对海洋研究人员来说一直是一个挑战。软机器人有很大的潜力来帮助解决这个问题。

“基于鱼类和其他海洋动物的仿生软机器人在过去几年中在研究界得到了普及。水母是非常有用的候选者，因为它们是非常有效的游泳运动员。

“它们的推进性能是由于它们的身体形状，它可以产生涡旋，喷射推进，划船和基于吸力的运动的组合。”

为了利用这种表现，研究人员在其生命周期的幼虫阶段使用了月亮水母(Aurelia aurita)的形状。虽然先前的机器人 水母设计使用了各种不同的推进机制，但该团队的新水母设计使用液压网络进行推进。

恩格伯格博士说：“机器人的主要应用是探索和监控脆弱的生态系统，因此我们选择了软液压网络执行器以防止意外损坏。此外，活水母具有中性浮力。为了模仿这一点，我们用水来充气液压游泳时的网络执行器。“

为了让水母转向，该团队使用两个叶轮泵给八个触须充气。叶轮泵设计产生水流开路，来自环境的水被泵入软致动器以产生游泳行程。当泵未通电时，触手致动器硅橡胶材料的弹性限制了致动器，以在松弛阶段将水推回到环境中。

这种弹性就像钟形收缩后活水母所表现出的被动弹性。该设计还消除了对阀门的需求，降低了控制复杂性，空间要求和成本。

该团队3-D印刷了五种不同的机器人水母，使用硅橡胶作为执行器。每只水母都有不同的橡胶硬度，以测试它对推进效率的影响。

他们还测试了机器人通过在有机玻璃板上切割的圆形孔挤压狭窄开口的能力。

恩格伯格博士说：“我们发现机器人能够通过比机器人公称直径更窄的开口游泳。未来，我们计划将声纳等环境传感器纳入机器人的控制算法，以及导航算法。将使它能够找到差距，并确定它是否可以游过它们。“