神奇！一只会在水在畅游、可自动调速的软体机器鱼

随着科技的发展，软体机器人不再是一个新物种。那么，如果一条机器鱼在水中游泳时，能够根据当前的速度自动调节控制，会是一种什么样的情况呢？

最近，由德国马克斯·普朗克智能系统研究所（MPI-IS）、韩国首尔国立大学和美国哈佛大学组成的研究团队成功开发了一款水下软体机器人。该机器人不仅能像鱼一样在水下游泳，还能根据水的速度自动调节在水中的摆动幅度。

近日，由德国马克斯·普朗克智能系统研究所(MPI-IS)、韩国首尔国立大学和美国哈佛大学组成的研究团队成功研发出一种水下软体机器人。该机器人不仅可以像鱼一样在水下游泳，还可以根据水的速度自动调整在水中的摆动幅度。

该团队的论文发表在期刊AdvancedIntelligentSystems上，题目是“集成软测量的软件机器鱼的建模与控制”。

为了设计控制器，该研究团队开发了一种数据驱动、集总参数的方法。该方法允许使用实验数据和遗传算法进行精确但轻量的仿真。该模型可以准确地预测机器鱼驱动频率和压力幅度下的行为，包括对软执行器的拮抗共收缩的影响。

为了设计控制器，研究小组开发了一种数据驱动和集总参数方法。这种方法允许使用实验数据和遗传算法进行精确但轻量级的模拟。该模型能够准确预测机器鱼在驱动频率和压力幅值下的行为，包括对柔性执行器的对抗性共收缩的影响。

机器鱼的两侧由硅胶腔制成的人工肌肉组成。研究人员在两侧输送空气体，当一侧膨胀时，它会向外弯曲，而另一侧的气囊收缩，向内弯曲。这会促使它的尾巴左右摆动，这和真鱼在水中游动的运动模式是一样的。

为了提高传感器的灵敏度，研究人员将软应变传感器预拉伸到机器人的长度，并使用胶带和扎带将传感器的两端牢牢连接到机器人上。研究人员嵌入了最先进的软件应变传感器，以测量机器鱼的曲率。传感器的硅树脂微通道中充满了液态金属，这种金属可以像电话线一样具有弹性和伸缩性。

当机器鱼身体的一侧弯曲时，表明液态金属的阻力增大。为了测量电阻，研究人员将传感器连接到欧姆表上，通过监测电阻的数据变化来确定给定气压量引起的机器鱼身体波动的幅度值。

研究人员将机器鱼放入水箱中测试气压控制器，通过传感器的数据确认机器人的游泳性能。他们发现了一个信号回路，为控制器提供了一个自学习算法。

通过这种算法，当适量的空气通过气动装置时，可以进行自动调整。这样，机器鱼可以根据水流速度保持与之适应的游泳速度。这意味着，机器鱼在河流等环境中，即使不前进也不会被冲走。

通过这种算法，当适量的空气体通过气动装置时，可以自动调节。这样机器鱼就可以按照现在的速度保持自己的游动速度。这意味着机器鱼即使在河流等环境中不前进也不会被冲走。

“我们开发了一个流体动力学模型，可以预测机器鱼的行为。这是基于之前的研究。我们测量了机器鱼在收缩和僵硬状态下游泳时的峰值推力，并在前馈波动运动中测试了软传感器。本体感受的软感觉反馈使机器人能够应对不同的流动条件。”MPIIS的生物机器人和体细胞系统的体育项目负责人、论文通讯作者阿尔迪安·尤苏菲解释道。

“在这项工作中，我们采用了一种简单的方法来建立软机器鱼的数据驱动模型，并通过控制器设计来扩展它。该模型无需完全重新构建就可以轻松扩展。比如研究机器人的尺度效应，或者测试不同类型的传感技术。”本文的第一作者，MPI-IS的Y u -Hsiang Lin描述了生物机器人和体细胞系统中的运动。

研究者认为该传感器是一种全新的设计技术，并在本文中将其描述为“超弹性液态金属应变传感器”。这项技术是由首尔国立大学的Yong-Lae Park教授和哈佛大学的Daniel Vogt共同开发的。

“通过生物学和软机器人技术，我们拥有了一个自由度无限的软机器人。这意味着柔软的机器人身体的任何部分都可能变形。我们很难预测鱼的形状会如何变化，因为我们无法确定鱼的形状。人体上安装了很多传感器，因为只有关节有限的刚性机器人才能做到这一点。”

Jusufi在接受外媒采访时说：“该机器人将使我们能够测试和完善关于游泳动物神经力学的假设，并帮助我们改进未来的水下机器人。除了首次在水下动态条件下表征软应变传感器外，我们还开发了一种简单而灵活的数据驱动建模方法，以设计我们的游泳反馈控制器。该模型将引起科学界和将有助于加快软机器人设计和操作的未来工作。在即将进行的研究中，我们还将在陆上机器人中使用软应变传感器，该传感器可以爬升并克服复杂的障碍。”

在接受外媒采访时，尤苏菲表示:“这个机器人将使我们能够测试和改进关于游泳动物神经力学的假设，并帮助我们改进未来的水下机器人。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来设计我们的游泳反馈控制器。这一模型将引起科学界的关注，并有助于加速未来软机器人的设计和操作工作。在即将进行的研究中，我们还将在陆地机器人中使用软应变传感器，这些机器人可以攀爬和克服复杂的障碍。”