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揭秘海洋生物長途遷徙之謎
本帖最後由 jiunn36 於 2023-12-11 01:23 AM 編輯最近瑞士聯邦理工學院的研究團隊創造了一種模仿海洋鰻魚的機器人「1-guilla」。這個長約1公尺的防水機器人﹐擁有8個馬達驅動的段落﹑一個靈活的尾鰭﹐以及包含前端電池和計算單元的頭部組件。1-guilla這個名字源於鰻魚身體的技術術語「anguilliform」。這款機器人在水下的優雅波動動作獲得了美國物理學會流體動力學部門的流體運動畫廊獎。
鰻魚這種生物在遷徙期間可以在不進食的情況下遊遍數千公里﹐這種能力讓生物學家著迷但又不完全瞭解其運作原理。1-guilla的身體動作可以被設計師調整用於探索不同的物理模式﹐以及能源效率與速度之間的相互作用。在測試中﹐1-guilla透過重複從S形狀變回原始直線位置﹐創造出一種「站立波」動作﹐並在水中劇烈擺動。研究人員隨後編程使1-guilla產生波浪般的S形運動﹐使其向前移動。增加身體彎曲的「幅度」和S形「波長」的長度﹐也讓機器人游得更快。
然而﹐1-guilla在水中移動的速度主要受其尾鰭的影響。將尾巴的角度增加到最大45度範圍可提供最大速度﹐但代價不菲。最大範圍運動需要最大能量消耗﹐這對於長途旅行並非最佳策略。研究團隊在示範視頻中解釋說﹐要計算效率﹐需要將馬達的功率消耗(P)除以速度(U)得到運輸成本(CoT)。1-guilla的動作越像波﹐其運輸成本就越低。因此﹐研究人員假設﹐總體效率﹐而非可能的最快速度是真正鰻魚長途遷徙時的關鍵。
目前﹐蛇形機器人正成為研究的熱點。例如﹐NASA正在對其名為Exobiology Extant Life Surveyor(EELS)的原型機進行最後的完善。1-guilla的「大兄弟」EELS﹐長約5公尺﹑重91公斤﹐未來可能在土星的冰月衛星恩克拉多斯的地表和地下通道進行探索。
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