受水母启发的水下机器人可清理海洋废物

TL;DR 摘要

• Jellyfish-Bot可以捕获废物并以对周围环境的影响最小化来收集脆弱样本。

• 电液压致动器驱动机器人的运动，创造出一种无声且非接触式的废物收集工具。

• 未来的改进旨在使Jellyfish-Bot无线化，并增强其导航和操作能力。

随着世界海洋继续遭受污染的影响，斯图加特马克斯·普朗克智能系统研究所（MPI-IS）的一支机器人团队可能已经找到了解决方案。受水母启发，他们开发了一种新的水下机器人，可以帮助清理海底废物。

Jellyfish-Bot设计为几乎无声运行，其人工肌肉使其能够以在身体下方产生空气涡流的方式移动，从而使其能够在不物理接触的情况下收集废物。由于有潜力安全地与珊瑚礁等脆弱环境互动，这种创新机器人可能被证明是环境修复的宝贵工具。

介绍Jellyfish-Bot：一种受自然启发的水下机器人

地球表面超过70%被海洋覆盖，而这些海洋不幸遭受高度污染，因此利用水下机器人掌握清理工作已成为应对这些极其敏感生态系统中大量废物的策略。

然而，现有的原型通常使用笨重、嘈杂的致动器和有限的配置。这种名为Jellyfish-Bot的新机器人可能成为环境修复的重要工具。这个几乎无声的原型可以在不物理接触的情况下将物体捕获在其身体下方，从而能够在珊瑚礁等脆弱环境中进行安全互动。

Jellyfish-Bot机器人由一系列六个电液压致动器组成，作为人工肌肉为机器人提供动力。HASEL是人工肌肉，利用电力产生运动。它们由充满液体电介质的塑料袋组成，部分覆盖电极。当高压施加到电极上时，它会带正电，导致周围的水带负电。这会产生带负电的水，在袋子内来回移动油，导致致动器拍打。

水下机器人优雅地游泳，通过流经电线的周期性电流在其身体下方产生漩涡，使其能够循环周围的水。MPI-IS物理智能部门博士后、该出版物第一作者Tianlu Wang解释说，当水母向上游动时，机器人能够通过循环周围的水来收集营养物质，并可以捕获其路径上的物体。

这种功能有效地收集废物颗粒和脆弱的生物样本（如鱼卵），而不损害环境或水生生物。收集的垃圾被运送到表面进行回收，噪音干扰最小。

王表示，机器人能够从海底收集脆弱的生物样本（如鱼卵）并将其带到表面。该研究的作者指出，大部分海洋垃圾最终沉入海底，塑料是主要罪魁祸首。他们认为创造一种能够拾取并将垃圾运送到表面的机器人至关重要，并希望此类机器人有助于清理海洋。

Jellyfish-Bot机器人的设计几乎无声，提供了比目前可用的其他机器人解决方案侵入性更小的废物收集工具。电流流经致动器，通过扩张和收缩其“肌肉”为机器人的运动提供动力。

Jellyfish-Bot现在配备了可以抓取和固定物体的手臂，作为其设计的一部分。Joo解释说，他们通过使四个手臂充当螺旋桨，另外两个手臂充当夹爪，或者仅致动部分手臂以向不同方向引导机器人来实现抓取物体。他们还探讨了如何操作多个机器人的集体。

例如，我们让两架机器人拾起一个口罩，这对单个机器人来说非常困难。两架机器人也可以合作搬运重物。然而，在这一点上，我们的Jellyfish-Bot需要一根电线。如果我们真的想有一天在海洋中使用它，这是一个缺点。

接下来，团队希望进一步开发Jellyfish Bot，使其完全自主，以便无需电线即可运行。他们还计划增加其尺寸和耐用性，以更好地承受洋流。此外，团队希望探索该机器人在废物收集之外的潜在应用，例如监测和研究海洋生物。

Jellyfish-Bot的开发代表了机器人技术在环境修复领域应用的重要一步。通过提供一种侵入性更小且几乎无声的废物收集工具，该机器人可能在清理我们的海洋和保护脆弱生态系统方面发挥关键作用。