科学家开发出6克重的微型机器人，可以轻松地在狭窄的空间中游泳

EPFL的工程师们设计了一种灵活的游泳机器人，能够毫不费力地通过拥挤的水面。受海洋扁虫的启发，这个开创性的装置为环境监测和生态研究开辟了新的途径。

游泳机器人对于绘制污染地图、研究水生生态系统，以及监测珊瑚礁和湖岸等敏感区域的水质至关重要。然而，许多现有的模型依赖于嘈杂的螺旋桨，这可能会干扰甚至伤害野生动物。此外，由于植物、动物和碎片等自然障碍，在这些环境中导航是具有挑战性的。

为了解决这些问题，来自EPFL工程学院软传感器实验室和非定常流诊断实验室的研究人员与马克斯普朗克智能系统研究所合作，开发了一种紧凑、高机动性的游泳机器人。这个敏捷的机器人比一张信用卡还小，重量只有6克，它可以在狭窄的空间里穿行，还能携带比自己重得多的有效载荷。它的设计使它特别适合于密闭环境，如稻田或检查水性机械。这项研究发表在《科学机器人》杂志上。

“2020年，我们的团队展示了自主的昆虫级爬行机器人，但为水生环境制造无系绳超薄机器人是一个全新的挑战，”EPFL软传感器实验室负责人赫伯特·谢伊（Herbert Shea）说。“我们必须从零开始，开发更强大的软执行器、新的波动运动策略和紧凑的高压电子设备。”

用于自主操作的微型电子设备

与传统的基于螺旋桨的系统不同，EPFL机器人使用无声的波动鳍 —— 灵感来自于海洋扁虫 —— 来推进。这种设计，加上它的重量轻，使机器人可以漂浮在水面上，无缝地融入自然环境。

“我们的设计不是简单地复制自然；它超越了自然有机体的能力，”前EPFL研究员弗洛里安·哈特曼（Florian Hartmann）解释说，他现在是德国斯图加特马克斯普朗克智能系统研究所的研究小组负责人。

通过摆动鳍的速度比海洋扁虫快10倍，机器人可以达到每秒12厘米（2.6体长）的惊人速度。该机器人还通过使用四块人造肌肉来驱动鳍来实现前所未有的机动性。除了向前游泳和转弯，它还能控制向后和侧向游泳。

为了驱动机器人，研究人员开发了一种紧凑的电子控制系统，以500毫瓦的低功率向机器人的执行器提供高达500伏的电压，比电动牙刷的功率低四倍。尽管使用高压，但机器人的低电流和屏蔽电路使其对环境完全安全。光传感器就像简单的眼睛一样，使机器人能够自主地探测和跟踪光源。

研究人员设想，该机器人将在生态研究、污染追踪、精准农业等领域做出贡献。接下来的步骤包括创建一个更强大的现场测试平台。

哈特曼表示：“我们的目标是延长运营时间，提高自主性。”“从这个项目中获得的基本见解不仅将推动生物机器人科学的发展，还将为与自然和谐相处的实用、逼真的机器人系统奠定基础。”

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