研究称机器鱼已学会根据水流匹配自己的游泳速度
据外媒New Atlas报道,鱼类有一个被称为侧线的感觉系统,它可以让它们探测水中的运动、振动和压力梯度。 科学家们现在已经给一种机器鱼赋予了它自己版本的侧线系统,让它决定最佳的游泳速度。
这项研究有来自德国马克斯·普朗克智能系统研究所、首尔国立大学和哈佛大学的研究人员参与。他们创造了一个以鱼为灵感的软体机器人,它能够在通过水箱的水流中原地游动。
它之所以能做起伏的游泳运动,是因为它的身体两侧有一系列相连的硅胶室。空气被交替地注入一侧的腔室,并从另一侧的腔室中排出--这使得充气的一侧膨胀并向外弯曲,而放气的一侧则向内弯曲。
机器鱼的侧线系统由两条液态金属填充的硅胶微通道组成,贯穿每一侧的长度。当这些通道中的每一条都被拉伸,而身体的那一侧弯曲时,里面的液态金属的电阻就会增加。因此,通过监测电阻的变化,可以确定给定数量的气压会使机器人的身体起伏多大。
科学家们接着建立了一个自我学习的循环,与机器人相连的计算机测量出水流速度的变化,然后根据这些信息自动调整气压。这样做使得机器鱼能够持续保持与水流速度相匹配的游泳速度。在河流等自然环境中,这将使机器鱼在不前进时不会被冲到下游。
“这个机器鱼将使我们能够测试和完善有关游泳动物神经力学的假设,以及帮助我们改进未来的水下机器人,”马克斯·普朗克智能系统研究所的Ardian Jusufi博士说。“除了首次在水下动态条件下表征软应变传感器,我们还开发了一种简单灵活的数据驱动建模方法,以便设计我们的游泳反馈控制器。”
有关该研究的论文近日发表在 《先进智能系统》 杂志上。
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