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2017年

趣科学-从鱼中获取机械人灵感

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著名科技媒体报道这项研究事情

导语::

北京时间2017年9月21日,,国际顶级期刊《科学》(Science)机械人子刊《科学机械人学》以长文(Research Article)刊登了由人生就是博官方网站文力副教授课题组牵头,,与美国哈佛大学课题组相助研制的最新研究效果“仿生?鱼软体吸盘机械人”(A biorobotic adhesive disc for underwater hitchhiking inspired bythe remora suckerfish)。!!M,,麻省理工科技谈论也报道了该项研究。!!Q芯空瓜至塔撚愕奈交,,并为未来的低功耗水下仿生软体机械人、水下吸附装置提供了新思绪。!!N恼碌牡谝蛔髡呶倒こ逃胱远г翰┦垦芯可踉狡,,通讯作者为机械工程及自动化学院、国际交织科学研究院仿生软体机械人实验室文力副教授。!!

 

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机械手使用仿生吸盘来抓取物品  

与海洋生物的渊源

从2014年的3D打印人造仿生鲨鱼皮到2017年的软体章鱼触手机械人原理样机,,文力先生的大都研究都跟海洋生物密不可分。!!J蚰甑慕谜庑┥锒灾芪樾斡稳杏杏,,鲨鱼重大的身躯有着平滑的皮肤,,使它能在水中快速移动并捕食猎物,,章鱼触手的无邪性让它在行动和进食历程中坚持优势。!!???蒲Ъ颐且恢痹谘芯吭跹芙庑┚畹慕峁购妥橹河,,来改善人们的生涯。!!

四年前,,文力先生在哈佛大学主攻鲨鱼仿生偏向,,当他仔细视察鲨鱼照片的时间,,无意注重到鲨鱼皮上附着着一种其他的鱼类。!!>杀瓯究獠橹ず,,具有很强吸附能力的鱼给文力先生留下了深刻的印象。!!;; ;毓,,他便连忙着手对鱼的研究,,文力先生在恒久研究中积攒的富厚履历,,以及实验室完整的水动力学和水下测试装备,,都对该项研究的开展涤讪了优异基础。!!

 

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“3D打印人造仿生鲨鱼皮”  

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软体章鱼触手机械人原理样机  

有趣的鱼

鱼主要凭证它的宿主来区分种别,,由于文力先生对鲨鱼的熟悉,,吸附于鲨鱼身上的鱼就成了他的主要研究目的。!! ̄撚阕陨砬ㄡ隳芰Σ磺,,但它和鲨鱼一样喜欢冬暖夏凉,,在恒久的进化历程中,,它头部的第一背鳍进化成一个分叉且平滑的吸盘,,吸盘内部有上千根排列整齐的小尖刺,,使吸盘具有很强的吸附能力,,被吸附的海豚越出水面高速旋转也无法甩掉它。!!R虼塔撚憧梢酝ü剿拗骼赐瓿汕ㄡ,,这个行为被生物学家形象的称为“搭顺风车”。!!

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吸附在宿主身上的鱼(图片来自网络)  

永一直息的探索

要害手艺突破的背后离不开科研职员的不懈起劲。!!T诙陨镂棠诓亏⑵硕У氖硬熘,,鱼可不会乖乖吸在玻璃壁上任人拍摄,,怎样能够完整拍摄到鳍片运动历程是团队的首个难题。!!>赏哦映な奔涞乃妓,,决议在一个光学平台上搭建视察平台,,用两台高速相机同步触发拍摄吸盘内部(视察吸盘组织详细活动)和吸盘侧面(证实吸盘处于吸附状态),,通过处理后的视频资料获得有用的鳍片运动数据。!!

仿生模具(除上面的小刺之外)由多质料3D打印一次成形。!!I杓浦跤捎诮鲇萌碛擦街种柿侠粗谱髂>,,导致样机吸附性欠好且易开裂。!!R恢笔笛楦牧己,,团队意识到人类的肌肉和骨骼之间是由半月板、韧带等组织逐渐过渡的,,因此使用梯度硬度质料举行3D打印来解决材质的模拟问题。!!N躺系男〈瘫曜夹∏壹庥,,3D打印手艺无法知足要求的精度和硬度,,于是文力先生课题组与美国哈佛大学的国际团队相助,,使用激光镌刻手艺制造了标准、形状都和真实鱼高度相似的硬质小刺并在测试中效果较好。!!

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梯度转变的3D打印示意图

别的,,一体打印成形的样机因转念头构的保存,,吸盘基板上留有逍遥,,对吸附性能会爆发很大影响。!!S谑峭哦犹婊晃舷路獾椎姆桨,,在外侧用橡皮泥密封,,另一侧浇灌软质硅胶质料,,凝固后再把橡皮泥冲洗掉,,并浇灌相同的硅胶质料。!!U庋仁迪至嗣芊,,又不影响鳍片传念头构的转动。!!G昂蠊残薷亩十余版本才有现在的软体机械人样机。!!

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软体机械人样机  

结语::

此项目持续四年之久,,时代多名硕士生博士生加入了研究。!!???蒲胁换嶂褂谝黄畚牡慕蚁,,这仅仅是一个起源。!!7律萍际谴笞匀还砀窆ず腿死嗫萍贾腔鄣呐浜辖峋,,我们相信,,依附文力先生执着的海洋情怀,,他将会在仿生学领域取得更多效果。!!

 

更多资料::

论文链接:

http://robotics.sciencemag.org/content/2/10/eaan8072

Science/AAAS multimedia报道链接::

http://www.sciencemag.org/news/2017/09/robotic-remora-can-cling-objects-force-340-times-its-own-weight

MIT Technology Review报道链接:

https://www.technologyreview.com/the-download/608916/scientists-have-built-a-shark-sucking-robot-that-is-hideous-and-cool/

Biomechanics and Soft Robotics Lab报道链接:

http://softrobotics.buaa.edu.cn/home/index.htm

策划/文案::曹嘉辉

采访::谭莉莎、曹嘉辉、李明珠

设计::任天妹

手艺::曹嘉辉

鸣谢::机械工程及自动化学院、国际交织科学研究院仿生软体机械人实验室

编审::门户网站总编总监事情室

投稿::geoos@buaa.edu.cn

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