受彈涂魚啟發(fā)的仿生兩棲機(jī)器人

作者 李傳福

在自然界中，彈涂魚以其獨(dú)特的兩棲生活方式而著稱。它們不僅能在水下自由游動(dòng)，還能在陸地上靈活跳躍。這種能力激發(fā)了科學(xué)家們的靈感，他們開始探索如何將這種生物特性應(yīng)用于機(jī)器人技術(shù)。廈門大學(xué)張宇教授團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，他們研發(fā)的仿生彈涂魚兩棲機(jī)器人不僅在運(yùn)動(dòng)效率上表現(xiàn)出色，更在環(huán)境適應(yīng)性上展現(xiàn)出了卓越的性能。

彈涂魚，這種生活在沿海泥灘的小魚，以其獨(dú)特的兩棲能力而聞名。它們?cè)谒孪衿胀~類一樣游動(dòng)，利用尾鰭和身體的協(xié)調(diào)擺動(dòng)來產(chǎn)生推進(jìn)力。而在陸地上，彈涂魚則展現(xiàn)出了另一種運(yùn)動(dòng)方式，它們利用胸鰭的交替擺動(dòng)，像拄拐一樣在泥地上快速移動(dòng)。這種能力使得彈涂魚能夠在水陸兩棲環(huán)境中自如轉(zhuǎn)換，展現(xiàn)出了驚人的運(yùn)動(dòng)效率。

受到彈涂魚運(yùn)動(dòng)特性的啟發(fā)，張宇教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種新型的仿生兩棲機(jī)器人。這款機(jī)器人能夠根據(jù)所處的環(huán)境——無論是水下還是陸地——自動(dòng)調(diào)整其運(yùn)動(dòng)模式。在陸地上，機(jī)器人模仿彈涂魚的“拄拐式”運(yùn)動(dòng)，通過胸鰭的摩擦來推進(jìn)；在水下，則通過尾鰭的擺動(dòng)來實(shí)現(xiàn)游動(dòng)。這種設(shè)計(jì)使得機(jī)器人在兩種環(huán)境中都能保持高效率的運(yùn)動(dòng)。

圖片來源：廈門大學(xué)

為了驗(yàn)證這款仿生機(jī)器人的性能，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一系列的測(cè)試。他們將這款機(jī)器人與現(xiàn)有的兩棲機(jī)器人以及一些單模態(tài)機(jī)器人進(jìn)行了比較。結(jié)果顯示，仿生彈涂魚兩棲機(jī)器人在運(yùn)輸成本上具有明顯優(yōu)勢(shì)，尤其是在水下環(huán)境中。此外，機(jī)器人在陸地和水中的轉(zhuǎn)彎速度也有顯著提升，這得益于胸鰭和尾鰭的協(xié)調(diào)作用，大大提高了機(jī)器人的機(jī)動(dòng)性。

圖片來源：廈門大學(xué)

在復(fù)雜的自然環(huán)境中，機(jī)器人需要具備高度的適應(yīng)性來應(yīng)對(duì)不同的地形和條件。張宇教授團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)機(jī)器人時(shí)，特別注重了這一點(diǎn)。他們不僅模仿了彈涂魚的運(yùn)動(dòng)方式，還通過精密的控制系統(tǒng)，使機(jī)器人能夠感知環(huán)境變化并做出快速反應(yīng)。這種智能適應(yīng)性是仿生機(jī)器人技術(shù)的重要發(fā)展方向，也是本研究的一大亮點(diǎn)。

這款仿生彈涂魚兩棲機(jī)器人的應(yīng)用前景非常廣泛。它們可以被用于水下探索、環(huán)境監(jiān)測(cè)、災(zāi)害救援等多個(gè)領(lǐng)域。在水下，機(jī)器人可以進(jìn)行珊瑚礁的調(diào)查、水下管道的檢查；在陸地上，它們可以用于地形勘探、環(huán)境監(jiān)測(cè)等任務(wù)。特別是在那些人類難以到達(dá)的復(fù)雜環(huán)境中，這些機(jī)器人將發(fā)揮不可替代的作用。

隨著科技的不斷進(jìn)步，仿生學(xué)已經(jīng)成為一個(gè)日益重要的研究領(lǐng)域。通過對(duì)自然界生物特性的深入研究和模仿，科學(xué)家們能夠開發(fā)出性能更優(yōu)、適應(yīng)性更強(qiáng)的機(jī)器人。廈門大學(xué)張宇教授團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究，不僅為我們提供了一個(gè)兩棲機(jī)器人的新范例，更為未來的仿生機(jī)器人技術(shù)發(fā)展開辟了新的道路。

自然界的生物多樣性為我們提供了無盡的靈感和可能性。彈涂魚的兩棲能力，經(jīng)過科學(xué)家們的智慧轉(zhuǎn)化，已經(jīng)成為一種強(qiáng)大的技術(shù)力量。這款仿生彈涂魚兩棲機(jī)器人的研發(fā)，不僅是對(duì)自然界的一種致敬，也是人類智慧的一次飛躍。隨著仿生技術(shù)的不斷發(fā)展，我們有理由相信，未來將有更多的仿生機(jī)器人出現(xiàn)在我們的生活中，幫助我們更好地探索和理解這個(gè)世界。