大海正在求救！这款仿生机器人将清理全球海洋垃圾
- 来源：OFweek机器人网
- 2023/5/5 10:29:28
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地球的70%面积被海洋覆盖，但目前却面临着严重的海洋污染问题，目前全球每年约有800万吨塑料垃圾进入海洋，据估计，到了2050年，海洋中的塑料垃圾量将比鱼类的数量还多。
在海底的一些敏感的生态系统中饱受海洋垃圾的折磨，比如珊瑚礁的周围，经常因为海洋垃圾使得他们受到破坏，目前清理工作主要使用机器人来进行，但现有的水下机器人大多体积庞大，具有刚体，无法在复杂和非结构化环境中进行探索和采样，水下机器人仍有许多不足之处。
斯图加特马克斯普朗克智能系统研究所的科学家们从大自然中寻找灵感，他们受水母启发，配置了一个多功能、节能且几乎无噪音的手掌大小的机器人。
“70%的海洋垃圾会沉入海底，其中塑料占这些垃圾的60%以上，需要数百年才能降解。因此，我们看到迫切需要开发一种机器人来操纵垃圾等物体并将其向上运输。我们希望有一天水下机器人可以帮助清理我们的海洋。”研究所的科学家们解释了仿生水母机器人项目的最初想法。
在自然界中，水母是运动消耗最低的水下动物之一，它们的游泳的方式通常是喷射式或划水式，结合了有效的流体推进和物体操纵，这对于水母的捕食很有利，此外，它们可变形的软体结构使它们能够适应和导航非结构化环境，这些特性使水母成为最受欢迎的动物模型之一，可以指导新一代水下航行器的设计。
通过在其周围产生水流，水母可以捕获沿途的物体，仿水母式机器人也是采用类似的方法在其周围循环水流，这种功能在收集如垃圾、颗粒之类的物品时非常有用，机器人可以将废弃物品带到地面并回收，同时，该机器人还可以收集如鱼卵等脆弱的生物样本，而不会对周围环境造成负面影响。这种仿生机器人不再会由于结构等问题对海洋造成有可能出现的二次破坏，并且几乎没有噪音。
该团队使用了电液执行器充当为机器人提供动力的人造肌肉，用气垫以及其他柔软的部件围绕这些肌肉，提高机器人的防水性能，这样可以避免执行器的高压和周围的水接触。电源通过细线定期供电，使肌肉收缩和扩张，从而控制机器人优雅地游泳并在其身体下方产生漩涡。
水母机器人能够在没有物理接触的情况下移动和捕获物体，可以让单个或者多个物体一起运行，设计速度可达 6.1 厘米/秒，比目前的所有水下机器人速度都要更快，并且这款仿生水母机器人只需要大约100 mW的低输入功率。
同时这款机器人采用的是聚合物材料，一旦在海洋中遭遇不测，对鱼类以及海洋并不会造成影响，并且机器人发出的噪音与海洋深处的背景声音处在同一频率，这样仿生水母机器人就可以在不干扰环境的情况下与环境进行交互——就像水母一样。
机器人由几层组成：一些使机器人变硬，另一些用于使其漂浮或绝缘。被称为HASEL的电动人造肌肉被嵌入到不同层的中间，HASEL是液体电介质填充的塑料袋，部分被电极覆盖，当在电极上施加高电压会使其带正电，而周围的水则带负电，这会在带正电的电极和带负电的水之间产生一种力，来回推动小袋，使小袋收缩和放松，让它类似于真正的肌肉一样工作。
但目前的实验产品有一个迫切需要解决的，就是仿生水母机器人目前必须使用一根电线连接进行供电和控制，这如果投入到海洋中使用是不方便的，发展无线控制或者自主控制是下一个需要攻坚的方向。
好消息是，据研发人员王天禄介绍，使用电线为机器人供电很快就会成为过去，目前他们的无线机器人已经整合了所有功能模块，通过在机器人顶部安装了一个浮力装置，在底部安装了电池和微控制器来实现无线供电和深水控制，并且在校区的池塘里试验成功，距离未来实现无线操作越来越近。
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