英國南安普敦大學(xué)、美國麻省理工學(xué)院（MIT）和新加坡麻省理工學(xué)院研究和技術(shù)聯(lián)盟的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種像章魚一樣的機(jī)器人，可以在水中收縮從而以超快速度推進(jìn)和加速，成為前所未見的人造水下航行器。該研究結(jié)果發(fā)表在最新一期的《生物靈感和仿生學(xué)》上。
最快的水生動(dòng)物外形光滑而細(xì)長，這有助于它們輕易地在水中通行，而頭足類動(dòng)物，如章魚，能夠用水填充自己的身體，然后迅速將水壓榨出，以這種方式獲得動(dòng)力快速逃逸。
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，受此啟發(fā)，這個(gè)聯(lián)合團(tuán)隊(duì)制造了一個(gè)像章魚一樣的可變形機(jī)器人，骨架是3D打印的，除了一個(gè)薄彈性外殼外，沒有移動(dòng)部件及能源裝置。
這個(gè)自推進(jìn)機(jī)器人長30厘米，盡管一開始是非流線型，充水后快速縮小，通過底部發(fā)射出水為其提供顯著的推進(jìn)和加速動(dòng)力。
該機(jī)器人工作起來像吹足的氣球，撒了氣之后滿屋子飛。而里面用3D打印的聚碳酸酯骨架可保持氣球緊致，最終的形狀會(huì)呈流線型，鰭片設(shè)在后面以保持其直線前進(jìn)。
這種機(jī)器人能夠在不到一秒鐘內(nèi)加長到身體10倍的長度。在最近的實(shí)驗(yàn)室測試中，這種機(jī)器人加速載荷1公斤，不到一秒鐘時(shí)速達(dá)6英里。相當(dāng)于一個(gè)迷你庫柏車在水下攜帶額外重量350公斤（使車的總重量達(dá)到1000公斤），由靜止加速到每小時(shí)60英里。
這種表現(xiàn)在之前的人造水下航行器中是前所未有的。該研究的主要作者、南安普敦大學(xué)南安普敦海洋研究所講師加布里·埃爾博士說：“人造水下航行器的設(shè)計(jì)要盡可能精簡，但除了使用大量推進(jìn)劑的魚雷例外，之前這些運(yùn)載工具沒有一個(gè)能達(dá)到這種程度，盡管在機(jī)械方面設(shè)計(jì)得很復(fù)雜。”
他說：“剛體物體總是把能量損失到周圍的水中，但迅速收縮形式的機(jī)器人實(shí)際上是使用水來助力推進(jìn)，以超快速度逃離，形成了53%的能源效率，這要比突然彈動(dòng)的魚游得快。”
研究人員計(jì)算，若把該機(jī)器人造得更大些，可以提高它的快速啟動(dòng)性能，將其應(yīng)用發(fā)展為人工水下運(yùn)載車輛，可以匹配相應(yīng)的速度、機(jī)動(dòng)性和生物靈感的效率。并且，這項(xiàng)研究給其他工程領(lǐng)域帶來影響——阻力是至關(guān)重要的，如飛機(jī)機(jī)翼的設(shè)計(jì)，并對生物系統(tǒng)不同形狀的變化研究也帶來觸動(dòng)。