Reporter Wu Yue und Yan Yiqiao
时而摆动“尾鳍”游动，时而展开“背鳍”滑翔，还能用足部爬行……一台身长不到50厘米、体重仅2.7千克，能在万米深海实现多模态运动的小型机器人(上图为示意图，受访团队供图)，是由北京航空航天大学研究团队联合中国科学院深海科学与工程研究所、浙江大学历经6年研发的，相关研究成果近日发表在国际学术期刊《科学·机器人》。
Die Topographie des Tiefseebodens ist komplex, wie kann man den Roboter in die Lage versetzen, sich an die multimodale Bewegung der Umgebung anzupassen? Der Tiefsee-Fledermausfisch kann durch geschickte Flossenbewegungen schwimmen und frei laufen, was dem wissenschaftlichen Forschungsteam eine bionische Inspiration lieferte: Ein multimodaler Roboter, der schwimmen, gleiten und krabbeln kann, war "geboren". Im Schwimmmodus erzeugt der Roboter durch den Schwung der "Schwanzflosse" Schub, und die maximale Geschwindigkeit kann 3,0 cm pro Sekunde erreichen, und im Gleitmodus nutzt die ausgefahrene "Rückenflosse" den Auftrieb des Wassers, um über weite Strecken zu gleiten. Im Kriechmodus ist der Roboter in der Lage, mit einer Geschwindigkeit von 0 Zentimetern pro Sekunde auf Sand zu laufen, indem er ein anisotropes Fußdesign verwendet.
Laut Wen Li, Professor an der School of Mechanical Engineering and Automation der Beihang University, hat das Forschungsteam ein neues Antriebsgerät entwickelt: eine bistabile chirale Metamaterialstruktur, die eine bistabile chirale Metamaterialstruktur verwendet, um beim Umschalten zwischen zwei stationären Zuständen ein effizientes Fahren zu erreichen. Die Geschwindigkeit und die Amplitude des schnellen Sprungs nehmen mit dem Modul des Strukturmaterials zu, wodurch die negativen Auswirkungen des hohen Tiefseedrucks auf weiche Materialien geschickt in positive Effekte umgewandelt werden, was dazu beiträgt, die Fahrleistung des Roboters zu verbessern. Um die Herausforderung der Tiefsee-Kryotechnik zu lösen, verwendete das Forschungsteam eine Formgedächtnislegierung, die eine hochfrequente zyklische aktive Verformung in einer Niedertemperaturumgebung für den antagonistischen Antrieb erreichen kann, und ein Paar Federn aus Formgedächtnislegierungen wurden aktiv abwechselnd durch periodische Stromerwärmung kontrahiert, wodurch das bistabile Sprungschalten chiraler Metamaterialeinheiten angetrieben wurde, um das schnelle zyklische Schwingen des Treibers zu realisieren.
Ding Xilun, Dekan der Fakultät für Maschinenbau und Automatisierung der Beihang-Universität, sagte, dass Roboter sich an unterschiedliche Gelände- und Missionsanforderungen anpassen können und Unterstützung bei der Entwicklung mariner Ressourcen und archäologischen Ausgrabungen leisten können. In Zukunft wird es möglich sein, geologische Aktivitäten und Biome in Echtzeit zu überwachen, indem kleine Kameras und Sensoren installiert werden.
Um die Leistung des Roboters zu überprüfen, führte das Forschungsteam Feldtests an mehreren Standorten in der Tiefsee durch, wie z. B. der Seahorse Cold Spring und dem Marianengraben. Während des Tests hielt der Roboter den niedrigen Temperaturen und dem hohen Druck der Tiefsee erfolgreich stand und erreichte die erwartete multimodale Bewegung. Laut Wen Li arbeitet das Forschungsteam an der Forschungsrichtung "flexibler Tiefseeroboter + künstliche Intelligenz".
(Feng Hao beteiligte sich am Schreiben)
People's Daily (06/0/0 0 Ausgabe)