據(jù)外媒報道，鑒于魚類天生善于游泳，在設(shè)計水下機器人時，人們越來越多地模仿魚類的身體結(jié)構(gòu)。 科學家們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)整它們尾巴的剛度，這些機器人可以更有效地游泳。

在真正的魚中，尾部肌肉可以變硬以達到最佳的高速沖刺，或者松開以達到更好的低速巡航和機動性。然而，受魚啟發(fā)的機器人必須“做出妥協(xié)”--它們的尾巴被設(shè)定為一種硬度，而這種硬度在所有情況下都不理想。

弗吉尼亞大學的Dan Quinn教授說：“擁有一個尾部硬度就像在自行車上擁有一個齒輪比。你只能在一種速度下有效。這就像用固定齒輪的自行車在舊金山騎行一樣;你在幾個街區(qū)之后就會筋疲力盡。”

不幸的是，要確定魚類何時以及是否真的改變了它們的尾部硬度是非常困難的。與博士后研究員鐘強合作，Quinn轉(zhuǎn)向流體動力學和生物力學，得出一個理論模型。簡而言之，該模型指出，尾部剛度應(yīng)該隨著游泳速度的增加而增加。

為了對他們的理論進行實際測試，科學家們建造了一個被稱為AutoTuna的機器人金槍魚?；谖舶蛣偠饶Ｐ?，該設(shè)備利用一個可編程的肌腱來自動改變其尾巴的剛度，因為它在一個基于實驗室的水渠中游泳。值得注意的是，與其他相同的固定尾部剛度的機器人相比，它可以在更大的速度范圍內(nèi)游泳，而使用的能量幾乎是一半。

研究人員現(xiàn)在正在研究如何將該技術(shù)應(yīng)用于基于其他類型游泳動物的機器人。

Quinn表示：“像我們這樣的剛度調(diào)整機制可以非常容易地被小型化，因此它們可以支持各種尺寸和形狀的機器人。更難的部分是要弄清楚機器人在各種游泳頻率和速度下應(yīng)該有多大的硬度。我們使用了一個物理模型和水渠測試，為我們的機器人制定了一個控制法則，以便它在自動調(diào)整其尾部硬度時使用。如果你把機器人做得更大(例如像海豚一樣的機器人)或切換到不同的游泳類型(例如像黃貂魚一樣的機器人)，這個模型將需要重新校準，但這是完全可以做到的。”

關(guān)于這項研究的論文最近發(fā)表在 《科學機器人》 雜志上。

關(guān)鍵詞： 科學家 機器金槍魚 游泳 高速沖刺