機(jī)器魚(yú)勇闖萬(wàn)米深海

□文/林寬雨

《超能陸戰(zhàn)隊(duì)》中的大白

以柔克剛的軟體機(jī)器人

在介紹今天的主角之前，咱們先來(lái)簡(jiǎn)單了解一下軟體機(jī)器人。不知從何時(shí)起，機(jī)器人家族改變了像擎天柱、大黃蜂這類(lèi)鋼鐵硬漢一家獨(dú)大的局面，各種各樣的后起之秀讓機(jī)器人家族變得多元化起來(lái)，軟體機(jī)器人就是其中的一種。

軟體機(jī)器人是一類(lèi)以自然界中的軟體生物為原型，用硅橡膠、水凝膠等可以承受大變形的彈性材料做身體的機(jī)器人。根據(jù)功能、特性的不同，軟體機(jī)器人大致可以分為具有爬行、游泳、跳躍等能力的運(yùn)動(dòng)型機(jī)器人和具有抓取、移動(dòng)物體等能力的操作型機(jī)器人。雖然我國(guó)在軟體機(jī)器人方面的研究起步較晚，但經(jīng)過(guò)多年的努力也取得了不少的成果。

以魚(yú)為師，學(xué)習(xí)抗壓神技

我們今天的主角是一個(gè)仿照深海獅子魚(yú)研制的軟體機(jī)器魚(yú)，它體長(zhǎng)22厘米，翼展寬28厘米，體重僅有150克，在機(jī)器人家族中屬于小巧玲瓏型。別看個(gè)頭小，這個(gè)軟體機(jī)器魚(yú)創(chuàng)下的壯舉可一點(diǎn)都不小。要知道，下潛到10 900米深的馬里亞納海溝，需要承受接近于1 100個(gè)大氣壓的壓力，這大致相當(dāng)于把一輛1噸重的小汽車(chē)放到一根手指上，難度可想而知。雖然任務(wù)艱巨，但這個(gè)軟體機(jī)器魚(yú)最終還是順利完成了，之所以能創(chuàng)下這個(gè)壯舉，多虧了它的仿生對(duì)象——一種生活在深海里的獅子魚(yú)。

在設(shè)計(jì)軟體機(jī)器魚(yú)的過(guò)程中，科研團(tuán)隊(duì)不僅參照了深海獅子魚(yú)的外形，還模仿了其骨骼結(jié)構(gòu)。科研團(tuán)隊(duì)在分析深海獅子魚(yú)的身體結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn)，它的骨骼以細(xì)碎狀的形式分布在柔軟的身體中，這樣的身體結(jié)構(gòu)使其具備了超強(qiáng)抗壓能力。受此啟發(fā)，科研團(tuán)隊(duì)使用質(zhì)地軟、韌性高、密度接近于水的硅膠打造機(jī)器魚(yú)的身體，然后把電池、控制電路等硬質(zhì)器件裝進(jìn)硅膠做的機(jī)器魚(yú)身體里。這樣，機(jī)器魚(yú)就具備了承受高壓的能力，可以告別沉重的金屬外殼，到了深海也能保持輕盈的姿態(tài)。

展開(kāi)“翅膀”，暢游海底

能夠承受萬(wàn)米級(jí)別的靜水壓力并沒(méi)有讓科研團(tuán)隊(duì)滿(mǎn)足，他們還要讓自己設(shè)計(jì)的機(jī)器魚(yú)動(dòng)起來(lái)。為此，科研團(tuán)隊(duì)給機(jī)器魚(yú)插上了一對(duì)“翅膀”，并在“翅膀”的根部裝上了黑色的人工肌肉。這些人工肌肉會(huì)在電勢(shì)差的影響下發(fā)生收縮和舒張，帶動(dòng)“翅膀”上下扇動(dòng)，進(jìn)而讓水中的機(jī)器魚(yú)動(dòng)起來(lái)?？蒲袌F(tuán)隊(duì)通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，靠著這種人工肌肉，機(jī)器魚(yú)在深海環(huán)境下依舊能夠正常工作，表現(xiàn)非常出色。

在傳統(tǒng)的深海機(jī)器人設(shè)計(jì)中，身價(jià)昂貴的鈦合金通常被用來(lái)制造耐壓殼。因此，告別耐壓殼保護(hù)的機(jī)器魚(yú)不僅身體更加輕盈，身價(jià)也大大降低。據(jù)說(shuō)，這種軟體機(jī)器魚(yú)的單臺(tái)成本可以控制在萬(wàn)元以?xún)?nèi)，可以說(shuō)是相當(dāng)親民了。本領(lǐng)高強(qiáng)，身價(jià)還低，想必這種軟體機(jī)器魚(yú)應(yīng)該不用為自己的工作發(fā)愁了。說(shuō)不定哪一天，它們還會(huì)因?yàn)樵谏詈Ｌ綔y(cè)作業(yè)、深海環(huán)境觀察、深海生物科考等領(lǐng)域的突出表現(xiàn)，再次登上各大媒體的頭條。

能夠潛入萬(wàn)米深海的軟體機(jī)器魚(yú)

表現(xiàn)優(yōu)異的其他軟體機(jī)器人

除了軟體機(jī)器魚(yú)，在軟體機(jī)器人的大家族中還有很多優(yōu)秀成員。它們雖然無(wú)法創(chuàng)造潛入萬(wàn)米深海這樣的壯舉，但也能做出一些讓人們豎起大拇指的舉動(dòng)。比如：

運(yùn)動(dòng)靈活

長(zhǎng)7厘米，重45克，長(zhǎng)得像一塊軟糖，這就是科研人員模擬獵豹研制出的軟體機(jī)器人的基本資料。雖然沒(méi)有獵豹的流線(xiàn)型身體，但這個(gè)軟體機(jī)器人依舊擁有很高的運(yùn)動(dòng)天賦，它不僅移動(dòng)速度能達(dá)到每秒2.7個(gè)體長(zhǎng)，還能爬坡、潛水，是軟體機(jī)器人家族中不折不扣的運(yùn)動(dòng)健將。

勇往直前

美國(guó)的一個(gè)科研團(tuán)隊(duì)研制出了一個(gè)可以像藤蔓一樣生長(zhǎng)、延伸的軟體機(jī)器人，它能在有障礙物的狹窄空間中穿行，即便主體被卡住，末端還能繼續(xù)延伸，未來(lái)有望被用在救援中。據(jù)說(shuō)，這個(gè)機(jī)器人能伸長(zhǎng)到原來(lái)身體的幾倍，一般的機(jī)器人可做不到這一點(diǎn)。

絕不倒下

現(xiàn)實(shí)中的小強(qiáng)很厲害，軟體機(jī)器人小強(qiáng)同樣表現(xiàn)不俗。來(lái)自清華大學(xué)、美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校和北京航空航天大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì)模仿螳螂，研制出一個(gè)很抗壓的軟體機(jī)器人。這個(gè)體重只有20毫克左右的小機(jī)器人，在被100克重物擠壓后，依然能保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)能力，在被體重60千克的人踩上一腳后，還具有一定的運(yùn)動(dòng)能力，這抗壓能力不得不讓人豎起大拇指呀。

希望隨著科技的發(fā)展，未來(lái)有更多的優(yōu)秀軟體機(jī)器人出現(xiàn)，它們可以像人們期望的那樣在各自擅長(zhǎng)的領(lǐng)域大顯身手，為我們的生活帶來(lái)更多精彩。