動物在水中有許多創(chuàng)造性的活動方式，而機器人正在“模仿”它們。

大多數(shù)水下機器人運動方式是以下這兩種之一：第一種是螺旋槳，第二種是鰭。但是動物告訴我們，水下運動方式還有很多種，可能給機器人帶來獨特的好處。我們看看今年ICRA發(fā)表的兩篇論文，展示了仿生水下機器人以創(chuàng)新的方式移動：一個噴射動力的機器人魷魚可以跳出水面，另一個機器人扇貝可以像真的一樣移動。

Image:Beihang University

這架來自中國北航大學的“魷魚式水上飛行器”是仿照飛行的魷魚而設(shè)計的。真正的魷魚，除了好吃外，可以利用噴水器推進自己前進。而且噴射器足夠強大的話，一些魷魚不僅可以跳出水面，而且實際上可以通過在空中繼續(xù)噴射來短時間內(nèi)實現(xiàn)受控飛行。飛行階段是通過使用鰭作為手臂和翅膀來產(chǎn)生一點升力來延長的。真正的烏賊使用這種多模態(tài)推進來躲避掠食者，而且速度也快得多——烏賊在空中飛行時可以使正常的游泳速度翻倍，每秒飛行50個身體長度。

魷魚機器人主要由壓縮空氣驅(qū)動，壓縮空氣儲存在鼻子里的圓柱體中（魷魚有鼻子嗎？）鰭和臂由氣動執(zhí)行器控制。當機器人想要在水中移動時，它會打開一個值，釋放少量的壓縮空氣；同時釋放空氣會產(chǎn)生足夠的推力，將機器人魷魚完全從水中射出。

我們被告知機器人烏賊可以通過跳躍在10到20米之間移動，而在水下使用它的噴射器只需要10米。目前，烏賊只能發(fā)射一次噴射器，但研究人員計劃用密度更大的氣體代替壓縮空氣，如液態(tài)二氧化碳，這將允許長時間的操作和多次跳躍。研究人員說，使用鰭進行動態(tài)控制還有很多工作要做，這將“揭示自然飛行烏賊運動的優(yōu)越性”。

來自中國北航大學的Taogang Hou, Xingbang Yang, Haohong Su, Buhui Jiang, Lingkun Chen, Tianmiao Wang，和Jianhong Liang在2019蒙特利爾國際航展上介紹了“帶軟變形鰭和臂的魷魚式水上飛行器的設(shè)計和實驗”。

Image: EPFL

機器人扇貝，是一個“Bivalve inspired（雙瓣激發(fā)）游泳機器人”，來自Jamie Paik領(lǐng)導(dǎo)的EPFL的可重構(gòu)機器人實驗室。真正的扇貝，除了好吃之外，可通過打開和關(guān)閉貝殼來推動自己，從背后產(chǎn)生水射流。扇貝通過反復(fù)緩慢地打開外殼，然后快速地關(guān)閉，可以產(chǎn)生完全在身體內(nèi)部的向前推力。相對于像鰭或旋轉(zhuǎn)螺旋槳這樣的東西，扇貝是簡單而結(jié)實的，特別是當你縮小比例或開始觀察大量的機器人時。EPFL的研究人員將他們的扇貝機器人描述為“一種對危險或持續(xù)使用具有魯棒性的獨特組合，在精密環(huán)境中安全，設(shè)計簡單。”

機器人扇貝即使在工作時也是安全的。由于機器人將水吸入，然后立即噴射出來，因此其設(shè)計能夠抵抗污染，這在海洋環(huán)境中可能是一個重大問題。機器人扇貝原型重65克，可以每秒16厘米的速度輕快地前進，而拍手（這是實際的技術(shù)）的頻率略高于2.5赫茲。雖然機器人扇貝現(xiàn)在還不配備轉(zhuǎn)向功能，但真正的扇貝是可以通過向一側(cè)噴射更多的水來改變方向的，而機器人扇貝也應(yīng)該能夠做到這一點。研究人員還指出，機器人扇貝本身甚至可以兼作鉗子，據(jù)我所知，這卻不是真正的扇貝能做的哦。