可扩展的喷气游泳者由脉动的人工肌肉和软室曲驱动
Wenhui Chen1, Shengan Yang2, Chi Zhu3
1School of Advanced Manufacturing and Robotics, Peking University, 5 Yiheyuan Rd., Beijing, 100871, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|June 13, 2025
概括
这项研究以头足动物为灵感,介绍了一种可扩展的软机器人喷气游泳者,使用人工肌肉和曲腔进行高效,快速的水下推进. 坚固的设计可以实现高速,即使有损坏也能保持性能.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 生物模拟学是一种生物模拟学.
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 头足动物利用喷气推进来实现高效和快速的水下运动.
- 现有的软机器人游泳器往往缺乏速度和强度.
研究的目的:
- 开发一个可扩展的,仿生软机器人喷气游泳者,灵感来自头足动物的推进.
- 为了提高软机器人的驱动速度和推进效率.
主要方法:
- 整合一个结节的人工肌肉 (KAM) 与一个灵感来自于原创的曲软室.
- 开发一个定制的控制模块,用于脉冲式推进.
- 整合了一个形状记忆合金轮,通过红外刺激来控制方向盘.
主要成果:
- 在各种尺寸的可扩展机器人中展示了有效的脉动式喷气游泳.
- 达到每秒0.62个身体长度的最高游泳速度.
- 展示了强大的推进,受到KAM重大损坏的影响最小.
结论:
- 拟议的设计成功地模仿了使用智能材料和结构的头足类喷气推进.
- 这项工作奠定了先进的水下软机器人的基础,提高了速度和可扩展性.
- 该系统提供了强大的潜水机器人应用的潜水机器人应用的潜力.
相关概念视频
01:14Free Jet
133
Free jets describe the flow of liquid exiting a reservoir through an opening into the atmosphere without resistance. The velocity (v) of the liquid jet is derived using Bernoulli's principle and expressed as:
133
01:30Typical Model Studies
347
Fluid mechanics model studies often utilize scaled-down systems to predict fluid behavior in full-scale environments, such as river flows, dam spillways, and structures interacting with open surfaces. Maintaining Froude number similarity in river models is crucial, as it replicates surface flow features like wave patterns and velocities.
347