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我國(guó)利用“人造肌肉”研制成功水下微型仿生機(jī)器人
2010-07-15  來(lái)源：中國(guó)聚合物網(wǎng)
在水族館里，如果一條色彩斑斕的小魚(yú)游過(guò)來(lái)跟你“說(shuō)話”，請(qǐng)不要驚訝，它很可能是個(gè)微型仿生機(jī)器人。中國(guó)科研人員通過(guò)掌握一種高分子材料的制作工藝，研發(fā)出低電壓驅(qū)動(dòng)的水下微型仿生機(jī)器人，應(yīng)用前景廣闊。
 
7月14日，記者在哈爾濱工程大學(xué)一間實(shí)驗(yàn)室里見(jiàn)到了這些長(zhǎng)度不到10厘米的水下微型仿生機(jī)器人，包括仿生魚(yú)、仿生螃蟹、仿生水母等，它們像真的水中生物一樣可以轉(zhuǎn)彎、避障、爬行、抓取、上浮、下潛，還具備遠(yuǎn)程控制、自主巡游等功能。
 
演示中，科研人員將一條仿生魚(yú)放入魚(yú)缸，按下電視遙控器一樣的控制器，“小魚(yú)”就擺動(dòng)起尾巴，“悠閑地”游了起來(lái)。如果是在真的魚(yú)群中，這條特殊的“小魚(yú)”很難被發(fā)現(xiàn)。仿生螃蟹更令人覺(jué)得不可思議，它在水缸底部有條不紊地協(xié)調(diào)自己的8條腿，像真的螃蟹一樣橫著走動(dòng)，隨后還按照指令信號(hào)，用8條腿抓取到一個(gè)運(yùn)動(dòng)的小物體上浮到水面，并在指定位置“松手”，順利完成了水下抓取和釋放作業(yè)。
 
這項(xiàng)名為“低電壓驅(qū)動(dòng)水中多功能微型仿生機(jī)器人系統(tǒng)研究”的國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目，由哈爾濱工程大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院仿生微機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)。7月初，項(xiàng)目順利通過(guò)由科技部“863”項(xiàng)目專(zhuān)家組組織的課題驗(yàn)收。
 
據(jù)了解，哈爾濱工程大學(xué)長(zhǎng)江學(xué)者講座教授郭書(shū)祥帶領(lǐng)的課題組，于2008年攻克了水中微型機(jī)器人的核心技術(shù)——離子聚合物ICPF的制作工藝，成功研制出“人造肌肉”——像肌肉一樣可以柔性彎曲的生物型驅(qū)動(dòng)器，奠定了水下微型仿生機(jī)器人的研究開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)。
 
該項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人、哈爾濱工程大學(xué)葉秀芬教授介紹說(shuō)，水中生物經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程，具備了最優(yōu)化的運(yùn)動(dòng)方式，對(duì)它們進(jìn)行模仿，可以充分發(fā)揮機(jī)器人的最優(yōu)性能，更好地為人類(lèi)服務(wù)。正因如此，對(duì)水下仿生微型機(jī)器人技術(shù)的研究也是各國(guó)爭(zhēng)相投入的前沿課題。
 
葉秀芬說(shuō)，以往機(jī)器人要通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使電能轉(zhuǎn)換成磁能，再轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，噪音大、無(wú)法微型化。而“人造肌肉”可直接將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，低電壓即可驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生彎曲、擺動(dòng)，具有體積小、成本低、無(wú)噪音、無(wú)電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。
 
據(jù)了解，這些水下微型仿生機(jī)器人，可以完成水污染探測(cè)、細(xì)小管道清淤、水下數(shù)據(jù)收集、輔助手術(shù)等等多種工作，還可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人的協(xié)作和分工作業(yè)，用途非常廣泛。
 
目前，科研人員正在進(jìn)行后續(xù)研究，進(jìn)一步提高這些水下微型仿生機(jī)器人的性能。
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