毛茸茸的潜艇可以通过湍流来感受它们

 作者:种蝶槿     |      日期:2017-07-01 23:18:16
作者:Colin Barras(图片来源:Soft Matter)鱼毛可以成为提高机器人潜艇机动性的关键吗美国工程师团队开发了一种人造毛发,就像鱼类用来感知它们周围的水流一样,以避开掠食者或通过复杂的湍流采取最有效的路径具有相同能力的机器人潜艇可以通过在湍流上搭便车来节省燃料,就像真正的鱼一样[与视频相关]鱼不仅仅依靠他们的眼睛来导航洞穴居住的墨西哥鱼完全失去了眼睛,只需要一条异常敏感的侧线 - 在鱼身体两侧纵向延伸的感觉器官 - 就可以熟练地驾驭它们的环境侧线由许多称为神经瘤的感觉器官组成,每个感觉器官都有许多带有粘液帽或杯状细胞的微小毛发当通过移动水弯曲时,神经系统可以感知和解释毛发的运动美国亚特兰大佐治亚理工学院的Michael McConney和Vladimir Tsukruk认为,自主式水下航行器(AUV)将受益于他们自己的由毛发状传感器组成的侧线他们与伊利诺伊州西北大学的Chang Liu团队合作,用普通聚合物制造了550微米长的毛发它们安装在压电材料上,当水流使毛发偏转时,该压电材料发出电压但是“裸露”的毛发传感器只能通过以每秒100微米以上的速度流动的水来偏转因此,为了提高灵敏度,研究人员使用凝胶来模仿粘在鱼中的毛发的粘液杯 “[凝胶]用于将头发连接到周围的水中,就像风袜一样,”Tsukruk说他说,它通过增强阻力来提高灵敏度研究人员用注射器将水性凝胶涂在人造毛发上 - 参见该过程的视频(wmv格式)测试表明,水凝胶封盖的头发传感器可以检测到每秒2.5微米的流速 - 比没有凝胶的灵敏度高40倍人造传感器大约是鱼类传感器的五倍,但这对于AUV来说是合适的尺寸,其长度往往是几米 “随着车辆尺寸的增加,你需要更长的毛发,因为边界层的厚度会增加,”Tsukruk解释道边界层是一层水膜,它包裹着一个移动的物体,可以掩盖周围的水流传感器设计和制造背后的人刘Chang多年来制造了一系列令人印象深刻的传感器,“荷兰特温特大学的工程师Gijs Krijnen说 Krijnen认为新传感器改进了现有设备 “但他们是否真的要挑战鱼的敏感性需要被看到,”他补充说 Tsukruk说:“[裸露]头发的灵敏度仍然比鱼中的微小毛发低10倍”但他补充说,由于凝胶与水的相互作用,他的人工玻璃杯可能比真实的头发更有效然而,构建模仿侧线毛细胞的硬件只是一个开始如果潜艇能够“感觉”穿越海洋,那么软件能够解释来自数百个传感器的同时输入,然后了解AUV周围发生的事情期刊参考:软材料(DOI: