什么是仿生水下机器人?与传统水下机器人相比,它有何优势?

Vesna Keudel-Neureuther
Vesna Keudel-Neureuther
PhD candidate specializing in autonomous robot navigation.

这么说吧,仿生水下机器人,其实就是工程师们“偷师”海洋生物造出来的机器人。

你想想,鱼、海龟、海豚这些生物在水里生活了亿万年,它们怎么游得又快又省力,怎么在复杂的水下环境里灵活转向,早就被大自然“设计”得非常完美了。所以,我们不再单纯地造一个方盒子加几个螺旋桨,而是去模仿这些生物。

比如,造一个外形和动作都像金枪鱼的机器人,靠摆动尾巴前进;或者造一个像魔鬼鱼(蝠鲼)的机器人,靠扇动两个巨大的胸鳍在水里“飞”。这些都算是仿生水下机器人。


那它比传统的(带螺旋桨的)水下机器人好在哪呢?优势还挺明显的:

  1. 超级省电,续航更长: 传统机器人靠螺旋桨硬推,就像用电风扇在水里吹,其实能量浪费很多。而仿生机器人模仿鱼类游泳,用的是巧劲,能量效率高得多。用同样多的电,它能游得更远,工作时间更长。

  2. 非常安静,善于“伪装”: 螺旋桨一转,噪音很大,水下的鱼群早就被吓跑了。而仿生机器人通过摆尾、划鳍来运动,声音小得多。这对于需要悄悄观察海洋生物的科学家,或者需要隐蔽执行任务的军事应用来说,简直是太重要了。它甚至可以混进鱼群里不被发现。

  3. 身手敏捷,动作灵活: 传统机器人通常比较笨重,转弯、掉头都不方便。但仿生机器人可以像真鱼一样,做出快速、小半径的转弯,甚至可以急停、后退,轻松钻进珊瑚礁、沉船内部这些狭窄复杂的地方去探测。

  4. 对环境更友好: 螺旋桨高速旋转,很容易搅动水底的泥沙,把水弄浑,也可能缠住水草或伤害到小动物。仿生机器人的动作就柔和多了,对周围环境的干扰非常小,更像一个“温柔的访客”。

总之一句话,仿生水下机器人就是向大自然这位最牛的设计师学习,把生物亿万年进化出的“智慧”用在机器人身上,让它们在水下表现得更出色。