仿电鱼 水下全向感知机器人

仿电鱼 水下全向感知机器人

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据国外媒体报道,仿生技术是制造未来机器的重要途径,自然界的物种经过了数百万年以上的演化,逐渐形成可适应环境的机体功能,来自美国西北大学的研究人员目前正在研制一种新型的水下机器人,其利用的仿生学原理来自亚马逊的电鱼,他们正在开发的机器人可以在完全黑暗的环境中执行任务,取代人类潜入危险的水域,比如在沉船残骸周围游动甚至是深入沉船内部探索。

教授马尔科姆·麦基弗认为我们现在没有一款水下机器人可以在真正危险的状况下执行任务,比如游轮沉没后,派遣潜水员进入沉船周围水域是非常危险的,这里的海水一般处于能见度非常差的状态,水体中可能存在危险的漩涡等。但是我们可以从电鱼的身上学到一些知识,电鱼在亚马逊河流中捕食不使用其视觉系统,并有着令人难以置信的精确度。美国西北大学的研究人员通过多年的研究破译了电鱼的感觉和运动系统,其沿着脊柱分布的神经元可以感觉到猎物进入水中导致的微弱电压变化,尽管其扰动非常微弱,但足以使电鱼发现它们的存在。

电鱼已经演化出复杂的感觉系统,就是其感觉神经可以连接整个身体,这样电鱼就能告知自己该环境的情况,可以在所有的方向上感觉电压的微弱变化,这就像一个全身都布满传感器的平台,任何一个方向上的扰动都会被传感器探测到。在麦基弗教授的实验室内,科学家正在研究建造全向传感器,其可以使用在坦克机器人上,具备了对周围态势的感知能力。

电鱼放电原理

电鳗的发电器呈菱形,位于尾部脊椎两侧的肌肉中;电鳐的发电器形似扁平的肾脏,排列在身体中线两侧,共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体,位于皮肤与肌肉之间,约有500万块电板。单个电板产生的电压很微弱,但由于电板很多,产生的电压就很大了。

中等大小的电鳐能产生70伏左右的电压,非洲电鳐产生的电压高达200伏;非洲电鲶能产生350伏的电压。电鳗等产生500伏的电压。有一种南美洲电鳗竟能产生高达880伏的电压,称得上电击冠军,据说能击毙像马那样的大动物。

同时,研究人员似乎也希望能复制出电鱼上所使用的特殊“推进”技术,马尔科姆·麦基弗教授认为推进系统的建设需要给出精确的频率和振幅之间的数学关系。目前,美国西北实验室的研究人员在开发人工感官系统,并赋予先进的运动性能。(摘自网络)

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