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近日,一如下圖所示的奇特魚種在遊曳於珊瑚礁時被發現,它通體白色,游動姿勢和速率與普通魚類無異,不過此前並無關於它的觀測記錄。
圖 | 一條罕見的魚
好了,關子就賣到這裡,原來這是麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室(CSAIL)打造的一台名叫 Soft Robotic Fish,簡稱SoFi的魚形機器人 。 關於它的研究報告也發表在了《科學機器人》上,其中指出Sofi新穎的設計巧妙地解決了困擾海洋機器人界的幾大難題。
第一,通訊。 由於無線電波在水中不易傳導,水下機器人通常要與船隻緊密聯結才能被控制。 據Sofi項目的領頭人,CSAIL的機器人專家Robert Katzschmann稱:“射頻通信在水下只能覆蓋幾厘米的範圍,而聲信號可以在降低能耗的同時傳播得更遠。”利用聲信號,潛水員 就可以在大約21米外遙控Sofi。
圖 | 在水下遠程遙控Sofi
第二,傳統的安裝於機器人上的製動馬達比較笨重,而且產生的動力並不穩定。 而Sofi隸屬於近年來新興的機器人品種——軟體機器人。 軟體機器人的特點一是軟,二就是利用空氣或油來行進。 Sofi的尾巴內有兩個獨立的中空空間,據Katzschmann描述,“ Sofi內置的泵可以讓水在這兩個空間內不停循環,這樣它的尾巴就可以擺動和彎曲了 。 ”這也是Sofi在游動姿態上與普通魚類無異的原因。
圖 | 由高彈性體製成的Sofi尾巴
第三,機器人要像魚一樣游動是很消耗能量的。 通常魚類需要在水中不停移動並調整自己的位置,以保持固定的深度,因此它們進化出了專門儲藏氣體、增加浮力的鰾。 而Sofi也將這一點納入到了自己體內:它內置一個能由活塞實現增壓減壓的圓柱形“鰾狀物”。 而且與通常有大量注滿空氣的空間的傳統機器人不同,Sofi內部裝有電子器件的“隔間”都注入了油,這也在賦予它更高的結構完整性的同時,更好地控制了 它的內部壓強,因此Sofi能輕易地下潛約18米的距離。
Sofi與普通魚類高度相似的外形和功能,在未來會給魚類學家帶來很大便利。 通常當他們嘗試接近魚類時,魚群會因擔驚受怕而快速散開,而當Sofi入水測試時,科研團隊發現它周圍的魚似乎都將它當作了同類,有些甚至因好奇而主動接近它 。
圖 | Sofi在水下的視角
此外,Sofi可以被遠程遙控的特點也能供科學家利用。 它的研發團隊表示他們正在嘗試將計算機視覺技術引用到Sofi身上,這樣它就能“跟踪”指定的魚或魚群。 對於海洋科學家來說,他們由此就可以更輕鬆地研究魚類集群運動,以及監測目前日益嚴峻的海洋環境下魚群的健康問題。
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編輯:阿敏
參考:https://www.wired.com/story/mit-robot-fish/