我国利用“人造肌肉”研制成功水下微型仿生机器人

2010-7-14 17:19 来源: 新华网
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  在水族馆里,如果一条色彩斑斓的小鱼游过来跟你“说话”,请不要惊讶,它很可能是个微型仿生机器人。中国科研人员通过掌握一种高分子材料的制作工艺,研发出低电压驱动的水下微型仿生机器人,应用前景广阔。

  7月14日,记者在哈尔滨工程大学一间实验室里见到了这些长度不到10厘米的水下微型仿生机器人,包括仿生鱼、仿生螃蟹、仿生水母等,它们像真的水中生物一样可以转弯、避障、爬行、抓取、上浮、下潜,还具备远程控制、自主巡游等功能。

  演示中,科研人员将一条仿生鱼放入鱼缸,按下电视遥控器一样的控制器,“小鱼”就摆动起尾巴,“悠闲地”游了起来。如果是在真的鱼群中,这条特殊的“小鱼”很难被发现。仿生螃蟹更令人觉得不可思议,它在水缸底部有条不紊地协调自己的8条腿,像真的螃蟹一样横着走动,随后还按照指令信号,用8条腿抓取到一个运动的小物体上浮到水面,并在指定位置“松手”,顺利完成了水下抓取和释放作业。

  这项名为“低电压驱动水中多功能微型仿生机器人系统研究”的国家“863”计划项目,由哈尔滨工程大学自动化学院仿生微机器人实验室承担。7月初,项目顺利通过由科技部“863”项目专家组组织的课题验收。

  据了解,哈尔滨工程大学长江学者讲座教授郭书祥带领的课题组,于2008年攻克了水中微型仿生机器人的核心技术——离子聚合物ICPF的制作工艺,成功研制出“人造肌肉”——像肌肉一样可以柔性弯曲的生物型驱动器,奠定了水下微型仿生机器人的研究开发基础。

  该项目技术负责人、哈尔滨工程大学叶秀芬教授介绍说,水中生物经过漫长的进化过程,具备了最优化的运动方式,对它们进行模仿,可以充分发挥机器人的最优性能,更好地为人类服务。正因如此,对水下仿生微型机器人技术的研究也是各国争相投入的前沿课题。

  叶秀芬说,以往机器人要通过电机驱动,使电能转换成磁能,再转换成机械能,噪音大、无法微型化。而“人造肌肉”可直接将电能转换成机械能,低电压即可驱动,产生弯曲、摆动,具有体积小、成本低、无噪音、无电磁干扰等优点。

  据了解,这些水下微型仿生机器人,可以完成水污染探测、细小管道清淤、水下数据收集、辅助手术等等多种工作,还可以实现多机器人的协作和分工作业,用途非常广泛。

  目前,科研人员正在进行后续研究,进一步提高这些水下微型仿生机器人的性能。