这些机器鱼正在改变我们对海洋的认识

A tourist and domino fish (Dascyllus trimacultus) swim together near corals at the Egyptian resort of Madinat Makadi near Hurgada June 8, 2011. REUTERS/Gleb Garanich (EGYPT - Tags: TRAVEL ANIMALS)
This robot fish could help marine biologists survey the ocean floor.Image: REUTERS/Gleb Garanich
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人类研究海洋的最佳方式,或许是更像鱼一样行动——至少要让其他海洋生物觉得我们更像鱼。

这就是软体机器鱼(简称 SoFi)的设计理念。它由麻省理工学院(MIT)的一支团队研发。别把这条 SoFi 鱼和在线贷款再融资公司 SoFi 混为一谈。

研究人员在《Science Robotics》周三发表了相关细节,介绍他们如何设计这款机器人,使其能够在水下活动,并足够逼真地模仿鱼类的动作,从而在海洋生物中穿行而不惊扰它们。

“对我们来说,这条鱼很神奇。”麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)主任 Daniela Rus领导了这项研究并共同撰写论文。她告诉《洛杉矶时报》。“我们设想,有一天它或许能帮助我们揭开更多神秘面纱,探索这个精彩却鲜为人知的水下世界。”

软体机器鱼在珊瑚礁中与真鱼并肩游动Image: 麻省理工学院新闻

要制造一台能在水生环境中运行的机器人,面临不少挑战。

机器人通常使用无线电波与控制装置通信,但无线电波在水中的传播距离不超过几厘米。麻省理工学院团队改用声信号操控机器人,使一名潜水员能够在近70英尺外操控 SoFi,使用的是一款改装过的超级任天堂控制器。

“声信号在水中的传播距离要远得多,能耗也低得多。”麻省理工学院 CSAIL 的机器人学家、论文第一作者Robert Katzschmann告诉《连线》。

这使 SoFi 能在水中自由移动,解决了水下机器人必须系留在船只或其他载具上的问题。

为了重现鱼类的运动,机器人内设有两个中空腔室,腔内的水和空气会被泵送流动,从而带动尾部摆动,产生推进力。

“看到我们的鱼能和真鱼并肩游动,而它们没有游开,我们很兴奋。这与人类潜水员靠近时的情况大不相同。”Rus 告诉《The Verge》。

这条机器鱼的身体由相对廉价的3D打印部件制成,并设有防水舱室,用来容纳一台 Linux 电脑和一部鱼眼摄像机。

为了让机器人能在不同水深和不断变化的水压下浮游,SoFi 内置了一个气缸,通过压缩和释放空气来模仿真鱼的鱼鳔。此外,许多密封舱室内都填充了油,使 SoFi 能在最深60英尺的水下运行。

虽然 SoFi 并非首款模仿水生运动的机器鱼,但多种解决方案的结合,使其成为仿生设计领域和海洋研究领域的一项重大进展。

“我认为这款新型机器鱼潜力很大:体型小、不具侵扰性,而且动力足以在湍急水域中运行。”未参与这项研究的蒙特雷湾研究所海洋生态学家 Ken Smith 告诉《洛杉矶时报》。“未来版本如果能潜得更深、运行时间更长,将对研究浅水生态系统的海洋科学家极有价值。”

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