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【機(jī)器人|驅(qū)動器被嵌入到由硅樹脂制成的機(jī)器人體內(nèi)，并向外延伸到兩側(cè)的可彎曲鰭對】
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驅(qū)動器被嵌入到由硅樹脂制成的機(jī)器人體內(nèi) ， 并向外延伸到兩側(cè)的可彎曲鰭對 。 體內(nèi)驅(qū)動器的響應(yīng)變形迫使柔性雙翅跟隨變化 。 在成對鰭的波浪運動下 ， 液體在鰭下產(chǎn)生渦流 ， 這是機(jī)器人前進(jìn)的關(guān)鍵動力 。 基于mpf的機(jī)器魚比基于bcf的機(jī)器魚有更長的翼展 ， 這降低了它在多障礙環(huán)境中的機(jī)動性 。 但強積金比BCF更容易產(chǎn)生效率高的波狀運動 ， 而非效率低的擺動運動 。
研究人員開發(fā)了一種基于bcf的具有波浪狀運動的微小游泳者 。 雖然帶驅(qū)動的身體主動變形與不帶驅(qū)動器的尾鰭被動變形會產(chǎn)生推進(jìn)渦流 ， 但瘦弱的身體會導(dǎo)致機(jī)器人在水中翻轉(zhuǎn) 。 必須在機(jī)器人頭部安裝必要的浮力模塊 ， 以保證機(jī)器人能夠直立向前游動 。 迦勒·克里斯蒂安森等人設(shè)計的受鰻魚幼蟲啟發(fā)的水下微型機(jī)器人也出現(xiàn)了類似的問題 。 與上述情況不同的是 ， 微小的游泳者放棄了對稱的設(shè)計 ， 而改為順序的設(shè)計 。
這三個驅(qū)動器串聯(lián)在一起 ， 形成一條反對稱曲線 ， 使微小的游泳者看起來像一條隨潮水漂流的帶子 。 受后肢蝌蚪游泳方式的啟發(fā) ， 研究團(tuán)隊將驅(qū)動器從游泳者的身體移至尾部 。 采用驅(qū)動器制作的雙腿結(jié)構(gòu) ， 不僅有效地解決了微小游泳者的傾覆現(xiàn)象 ， 而且保證了其能夠獲得高效的機(jī)動性 。 然而 ， 小游泳者的體型也變得臃腫 ， 因為腿必須設(shè)計一個單向擋板結(jié)構(gòu) ， 以確保腿在劃水和返回階段接受不同的液體阻力 。
隨著微小游泳者的尺寸逐漸減小 ， 可用驅(qū)動器的選項被壓縮 。 一些團(tuán)體試圖通過使用生物材料作為執(zhí)行器來確保柔軟的微型游泳者的小型化和能量供應(yīng)之間的平衡 。 這種生物材料驅(qū)動的機(jī)器人需要一個額外的部件來為細(xì)胞提供營養(yǎng) ， 使驅(qū)動器能夠連續(xù)工作 。 這使得機(jī)器人的可控性變得復(fù)雜 。 生物材料的可控性一直被認(rèn)為是生物混合機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)難點 。 生物組織的脈動頻率和振幅影響生物混合機(jī)器人的運動性能 。 一般有兩種調(diào)整方法 。
一種方法是電刺激 。 例如 ， Shin等人為他們的微型機(jī)器人補充了一層柔性金微電極 ， 該微電極由成熟心肌細(xì)胞驅(qū)動 。 微電極誘導(dǎo)組織以給定的頻率搏動 ， 忽略了其固有的搏動頻率 。 另一種方法是在工作溶液中加入一些誘導(dǎo)劑 。 在化學(xué)物質(zhì)的刺激下 ， 從昆蟲背部血管設(shè)計的微小游泳者的活動可以自發(fā)地改變 。 無論是電刺激還是添加誘導(dǎo)劑都不能完全解決生物材料的可控性問題 。
這些用于電刺激的電纜對生物混合游泳者設(shè)置了更多的限制 ， 而添加誘導(dǎo)器的方法也限制了微型游泳者的適用場合 。 驅(qū)動器的快速響應(yīng)能力、應(yīng)變變形大、能量密度高的優(yōu)點 ， 來自于它需要通過電線連接的永恒能量產(chǎn)生高壓電能 。 然而 ， 高壓電力和電纜也是限制小型游泳者運動范圍的最大障礙 。 一些研究人員試圖將電源和控制電路集成到游泳者的身體中 ， 以消除這些限制 。 但這一改進(jìn)帶來的另一個問題是微小游泳者的體積膨脹 ， 機(jī)器人的速度降低了50% 。
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