說到水下軟體機器人，大多都是模仿魚類、海星、水母等生物。其實還有科學家在“樹葉在空中飄動而掉落”中汲取靈感，開發了一款水下軟體機器人，還登上了機器人頂級期刊《SCIENCEROBOTICS》的封面！今天Aigtek安泰電子就給(gei)大(da)家分(fen)享一下他們的研究成(cheng)果。

　　這款機(ji)器人被(bei)稱為“SwimmingLeaf”，（下稱“樹(shu)葉”），由韓國首爾國立(li)大(da)學(xue)機(ji)械工程系的(de)研究小組開發，能夠自主游泳(yong)，向(xiang)下游動時就和(he)樹(shu)葉飄(piao)落一模一樣(yang)。還具有整合探索(suo)和(he)維(wei)護海洋環境所需的(de)各種功能的(de)潛(qian)力，比如撿起水底的(de)塑料(liao)垃圾。

　　要(yao)想(xiang)設計一款(kuan)會(hui)游泳的(de)(de)樹(shu)葉機(ji)器人，就(jiu)要(yao)先(xian)搞清楚落(luo)(luo)葉飄(piao)落(luo)(luo)時的(de)(de)運動動力學問題。研(yan)究人員(yuan)發現，樹(shu)葉上有關鍵的(de)(de)9個質量點(dian)，每個點(dian)上的(de)(de)點(dian)質量會(hui)在質心和浮力之間造成(cheng)偏移(yi)，從而產生與環境耦合的(de)(de)內部扭矩，就(jiu)是我們平時看到的(de)(de)樹(shu)葉“搖(yao)搖(yao)晃晃”飄(piao)落(luo)(luo)下來。

　　那如何讓“樹(shu)(shu)葉(xie)”機器人按照(zhao)我(wo)們想要的(de)(de)方式運動(dong)(dong)呢(ni)？樹(shu)(shu)葉(xie)飄落的(de)(de)關鍵(jian)之處在于，這(zhe)種(zhong)運動(dong)(dong)高(gao)度(du)依賴于樹(shu)(shu)葉(xie)上的(de)(de)密(mi)度(du)分(fen)布(bu)(bu)，并且在水下環境中效果(guo)會進一步放大(da)。于是(shi)(shi)，改變“樹(shu)(shu)葉(xie)”的(de)(de)密(mi)度(du)分(fen)布(bu)(bu)，就是(shi)(shi)機器人自主運動(dong)(dong)的(de)(de)關鍵(jian)！

　　研究人員將一(yi)層薄薄的(de)(de)軟復合材(cai)料制成(cheng)葉片(pian)，在(zai)葉片(pian)上附上了一(yi)個“浮(fu)力(li)皮膚(fu)”驅動器，由充滿(man)液體的(de)(de)彈性體（稱為(wei)“肌肉”）和柔(rou)軟的(de)(de)電子電路(lu)組成(cheng)，將電路(lu)加熱到一(yi)定程度(du)(du)時，內(nei)部液體會(hui)產生連續的(de)(de)劇(ju)烈體積變(bian)化從(cong)而改變(bian)其(qi)密(mi)度(du)(du)，密(mi)度(du)(du)變(bian)了，則(ze)浮(fu)力(li)也會(hui)發生改變(bian)。

　　電(dian)子電(dian)路上有不同(tong)的三個激活位(wei)(wei)點(dian)，通過控制熱(re)量施加的位(wei)(wei)置點(dian)，可以控制不同(tong)點(dian)位(wei)(wei)上的浮(fu)力，從而實現兩(liang)種(zhong)運動步(bu)態：

　　三個點位浮力均勻(yun)分布：

　　三個點位浮力不(bu)均(jun)勻分(fen)布：

　　這種密度分布控制技術無(wu)(wu)需使用螺(luo)旋槳或其他推(tui)力裝置，也無(wu)(wu)需大幅改變物(wu)體(ti)的形狀，就可以通過的任意(yi)結構移動到所需位置，不僅讓薄薄的“樹葉”動起來，連花(hua)盆也不在話下(xia)。

　　這片小小的“樹葉”有什么(me)作用呢？

　　研(yan)究人員(yuan)稱，它具有探索(suo)和(he)維護(hu)海洋環境的具大(da)潛力，可以(yi)從小到(dao)一(yi)毫米的大(da)小到(dao)幾米甚至更大(da)的大(da)面(mian)積廣泛(fan)使用。為了證明這種可能性(xing)，研(yan)究人員(yuan)做(zuo)了一(yi)個實驗，結合折紙設計展示了大(da)面(mian)積的水面(mian)除油污功能。

　　把機(ji)器(qi)人(ren)放在一個(ge)小水箱(xiang)中，這里它不是以“樹葉(xie)”的形式(shi)，而(er)是利用了(le)超疏水-超親(qin)油(you)吸附(fu)片(pian)制作了(le)一個(ge)自(zi)(zi)展(zhan)(zhan)開折紙框架，下水后幾(ji)秒鐘就(jiu)可(ke)展(zhan)(zhan)開。隨后機(ji)器(qi)人(ren)可(ke)對準油(you)污(wu)區(qu)域，自(zi)(zi)動游(you)到溢(yi)油(you)區(qu)并去除(chu)污(wu)染物。如(ru)果把親(qin)油(you)吸附(fu)片(pian)換(huan)成輕薄的多個(ge)膠粘(zhan)片(pian)，機(ji)器(qi)人(ren)還可(ke)以清理(li)水底的塑料垃圾：

　　ATA-L系列水聲功率放大器，是一(yi)款寬頻帶能(neng)輸出(chu)較(jiao)大(da)功率(lv)的單通(tong)道放大(da)器(qi)。最大(da)輸出(chu)1200Vrms電壓，6500VA功率(lv)，可(ke)驅動0~100%的阻性(xing)或非阻性(xing)負(fu)載，客(ke)戶可(ke)根據測試需(xu)求靈(ling)活調節，它在水下軟體機(ji)器(qi)人的驅動及研究中也有著良好的應用

　　最大輸出功率6500VA

　　帶寬(kuan)（-3dB）200Hz~120kHz

　　最大(da)輸(shu)出電壓1200Vrms

　　寬頻帶大功率

　　水下領(ling)域專用儀器

　　ATA-L系列水聲功率放(fang)大器的應(ying)用場景廣(guang)泛，針對水下測(ce)試我們可進行(xing)：海(hai)洋(yang)探(tan)測(ce)、海(hai)洋(yang)環境(jing)監測(ce)、海(hai)洋(yang)資源開(kai)發、海(hai)洋(yang)科(ke)考、海(hai)運航道規劃(hua)、漁業與(yu)海(hai)底資源探(tan)測(ce)、地形地貌掃描方面的實驗與(yu)研究。

西安(an)安(an)泰(tai)電子是(shi)專業從事功率放大器、高壓放大器、功率放大器模塊、功率信號源、射頻功率放大器、前(qian)置微小信號放大器、高精度電壓源、高(gao)精(jing)度(du)電流源等電子測量儀(yi)器研發(fa)、生(sheng)產(chan)(chan)和(he)銷售的(de)(de)高(gao)科技企業，為用戶(hu)提供(gong)具(ju)有(you)(you)競爭力的(de)(de)測試(shi)方案(an)。Aigtek已經(jing)成為在業界擁有(you)(you)廣泛產(chan)(chan)品線，且具(ju)有(you)(you)相當規模的(de)(de)儀(yi)器設備供(gong)應(ying)商，樣機都(dou)支持免費試(shi)用。如想了(le)解更(geng)多功率放大(da)器等產(chan)(chan)品，請持續關注安泰電子官網hkdyw.cn或(huo)撥(bo)打029-88865020。