Aigtek安泰電子：Swimming Leaf水下軟體機(jī)器人的研究成果分享
說到水下軟體機(jī)器人，大多都是模仿魚類、海星、水母等生物。其實(shí)還有科學(xué)家在“樹葉在空中飄動(dòng)而掉落”中汲取靈感，開發(fā)了一款水下軟體機(jī)器人，還登上了機(jī)器人頂級(jí)期刊《SCIENCEROBOTICS》的封面！今天Aigtek安泰電子就給大家分享一下他們的研究成果。
這款機(jī)器人被稱為“SwimmingLeaf”，（下稱“樹葉”），由韓國首爾國立大學(xué)機(jī)械工程系的研究小組開發(fā)，能夠自主游泳，向下游動(dòng)時(shí)就和樹葉飄落一模一樣。還具有整合探索和維護(hù)海洋環(huán)境所需的各種功能的潛力，比如撿起水底的塑料垃圾。
要想設(shè)計(jì)一款會(huì)游泳的樹葉機(jī)器人，就要先搞清楚落葉飄落時(shí)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問題。研究人員發(fā)現(xiàn)，樹葉上有關(guān)鍵的9個(gè)質(zhì)量點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)上的點(diǎn)質(zhì)量會(huì)在質(zhì)心和浮力之間造成偏移，從而產(chǎn)生與環(huán)境耦合的內(nèi)部扭矩，就是我們平時(shí)看到的樹葉“搖搖晃晃”飄落下來。
那如何讓“樹葉”機(jī)器人按照我們想要的方式運(yùn)動(dòng)呢？樹葉飄落的關(guān)鍵之處在于，這種運(yùn)動(dòng)高度依賴于樹葉上的密度分布，并且在水下環(huán)境中效果會(huì)進(jìn)一步放大。于是，改變“樹葉”的密度分布，就是機(jī)器人自主運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵！
研究人員將一層薄薄的軟復(fù)合材料制成葉片，在葉片上附上了一個(gè)“浮力皮膚”驅(qū)動(dòng)器，由充滿液體的彈性體（稱為“肌肉”）和柔軟的電子電路組成，將電路加熱到一定程度時(shí)，內(nèi)部液體會(huì)產(chǎn)生連續(xù)的劇烈體積變化從而改變其密度，密度變了，則浮力也會(huì)發(fā)生改變。
電子電路上有不同的三個(gè)激活位點(diǎn)，通過控制熱量施加的位置點(diǎn)，可以控制不同點(diǎn)位上的浮力，從而實(shí)現(xiàn)兩種運(yùn)動(dòng)步態(tài)：
三個(gè)點(diǎn)位浮力均勻分布：
三個(gè)點(diǎn)位浮力不均勻分布：
這種密度分布控制技術(shù)無需使用螺旋槳或其他推力裝置，也無需大幅改變物體的形狀，就可以通過的任意結(jié)構(gòu)移動(dòng)到所需位置，不僅讓薄薄的“樹葉”動(dòng)起來，連花盆也不在話下。
這片小小的“樹葉”有什么作用呢？
研究人員稱，它具有探索和維護(hù)海洋環(huán)境的具大潛力，可以從小到一毫米的大小到幾米甚至更大的大面積廣泛使用。為了證明這種可能性，研究人員做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，結(jié)合折紙?jiān)O(shè)計(jì)展示了大面積的水面除油污功能。
把機(jī)器人放在一個(gè)小水箱中，這里它不是以“樹葉”的形式，而是利用了超疏水-超親油吸附片制作了一個(gè)自展開折紙框架，下水后幾秒鐘就可展開。隨后機(jī)器人可對(duì)準(zhǔn)油污區(qū)域，自動(dòng)游到溢油區(qū)并去除污染物。如果把親油吸附片換成輕薄的多個(gè)膠粘片，機(jī)器人還可以清理水底的塑料垃圾：
ATA-L系列水聲功率放大器，是一款寬頻帶能輸出較大功率的單通道放大器。最大輸出1200Vrms電壓，6500VA功率，可驅(qū)動(dòng)0~100%的阻性或非阻性負(fù)載，客戶可根據(jù)測(cè)試需求靈活調(diào)節(jié)，它在水下軟體機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)及研究中也有著良好的應(yīng)用
最大輸出功率6500VA
帶寬（-3dB）200Hz~120kHz
最大輸出電壓1200Vrms
寬頻帶大功率
水下領(lǐng)域?qū)Ｓ脙x器
ATA-L系列水聲功率放大器的應(yīng)用場(chǎng)景廣泛，針對(duì)水下測(cè)試我們可進(jìn)行：海洋探測(cè)、海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋資源開發(fā)、海洋科考、海運(yùn)航道規(guī)劃、漁業(yè)與海底資源探測(cè)、地形地貌掃描方面的實(shí)驗(yàn)與研究。
西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率放大器模塊、功率信號(hào)源、射頻功率放大器、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，為用戶提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的測(cè)試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)www.168lai.com或撥打029-88865020。
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