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云帆视界新闻 · 资料整理

ScaFi机器人通过身体摆动实现静默推进,适配不同水域探索需求

可伸缩仿生机器人鱼ScaFi采用“身体弯曲”方式前进,而非传统螺旋桨。该机器人的结构包含电机和柔性尾巴,通过拉索使尾部产生S形摆动推动整机前行。研究团队展示了不同尺寸的ScaFi在小溪、湖泊等不同水域的测试表现,并指出其具备尺度可扩展性和一定的自主游动能力。

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ScaFi机器人通过身体弯曲的方式前进,这与传统水下机器人常用的螺旋桨推进方式存在显著差异。这种独特的运动模式使其在特定水域探索任务中展现出潜在优势。

从结构上看,ScaFi的构造分为前后两部分:前部集中了电机和电子元件,而后部则是一条由玻璃纤维杆和织物构成的柔性尾巴。其核心推进机制依赖于内部的单个电机,该电机通过牵引连接在尾部末端附近的两根拉索,使尾巴弯曲成S形,进而产生左右摆动来推动整机安静前进。

这种设计赋予了ScaFi机器人良好的尺度可扩展性。研究人员指出,只需调整尾部杆件的直径即可实现尺寸的改变,从而避免了每次都需要从头开始构建一台全新的机器。

在实际应用场景方面,研究团队制造了三种不同尺寸的ScaFi,其长度分别为0.6米、1.1米和2.9米。这些不同尺度的机器人被用于模拟不同水域环境下的探索任务。例如,最小版本的ScaFi在深度为15至30厘米的小溪中进行了游动测试。

进一步的测试展示了其适应性:中号版本的ScaFi在瑞士的一条溪流中完成了测试;而最大的ScaFi版本则进入了日内瓦湖开展探索。这些不同尺度的实地测试,共同描绘出ScaFi机器人能够适配从狭窄小溪到开阔湖泊等多种水域环境的潜力。

在性能表现上,小型版本的ScaFi在测试结果中显示出更强的灵活性,并且其游动姿态被观察到更接近真实的鱼类运动模式。此外,研究人员还记录了令人关注的自主性表现:三台ScaFi机器人甚至在GPS信号中断之后依然能够持续进行游动。

从技术发展和未来展望的角度来看,当前的研究重点在于提升不同尺寸版本的ScaFi机器人在能源效率上的均衡性,即让所有尺寸的版本都能保持同等的能耗水平。这标志着该项目正从初步的形态验证阶段迈向更全面的工程优化阶段。

综上所述,ScaFi机器人通过模仿生物运动学原理,构建了一个具备可扩展性和环境适应性的水下探索平台。其核心优势在于静默、仿生的推进方式,使其在需要低能耗和隐蔽性作业的领域具有应用前景。

本报告基于对公开资料的梳理,展示了ScaFi机器人从结构设计到多尺度实地测试的关键信息点,读者可关注后续关于能源效率提升方面的进展。

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