据报道,来自深圳先进技术研究院的中国研究人员研发了一种新型机器人辅助潜水服,可将潜水员的耗氧量降低多达40%。这不仅能让潜水不仅更轻松,还更安全,尤其是水下作业这类特殊用途。
由于水的阻力以及踢腿时损耗的动能,在水下游泳特别费劲。理论上,机器人辅助可以帮助潜水员每次踢腿效率更高,从而减少每游一次所需的能量。
因此,所需的体力越少,消耗的能量就越少,进而消耗的氧气也越少。至少,想法是这样的。
这项开发的核心是一款专门设计的轻便的外骨骼,绑在潜水员腿上。这套装备靠腰部的电机带动潜水员移动。
这套潜水服还配备了一套传感器,可以持续监测腿部运动以优化辅助功能。因此,其理念是:当潜水员踢腿时,潜水服会额外提供动力,减少在水中游动所需的体力消耗。
帮潜水员,又不碍事
“这大大提高了复杂水下任务的效率和安全性。踢腿方向一变——无论腿往前还是往后——外骨骼瞬间提供助力,几乎感觉不到,”《南华早报》(SCMP)报道。
机器人辅助外骨骼并非新鲜事物,在陆地上已越来越常见。但与水下应用相比,帮人搬重物或走路就简单多了。
走路有固定的模式,让机器人辅助变得挺简单的。然而,在水下,由于水的固有粘性,情况就会有点棘手。
潜水员可以在几秒钟内从静止到快速再到慢速,在陆地上很少这样。潜水员可能还要随心所欲地在打水(自由泳)和蛙泳腿之间切换。
其他问题,比如浮力,会让潜水员的动作更轻巧、更快、也更难猜。传统的机器人外骨骼可能反应太慢,或者需要“学”每个潜水员在水下的习惯。
为了克服这个问题,研发团队开发了一种名为“超稳健自适应振荡器”(URAO)的巧妙算法。这种算法不必花时间学习潜水员的动作,而是能够实时“追踪”腿部运动。
省力就省氧
通过这种方式,它能立即看出潜水员踢腿有多快,并确定腿部在踢腿周期中所处的位置。然后利用这些信息,提供恰到好处的助力来帮上忙。
因此,如果潜水员突然加速,潜水服的电机可以立即适应。如果潜水员改变踢腿方式也一样。为此,这款潜水服被称为“即插即用”,潜水员不用再专门训练。
据研发团队称,主要目标是让潜水员在正常穿戴装备时穿上外骨骼,除了重量,游泳时几乎感觉不到它的存在。但潜水员会发现,他们可以游得更快,游泳时和游泳后都不那么累。
虽然仍处于实验阶段,但这套装备可能会成为颠覆性的装备,可应用于海底勘测、管道检查、打捞与救援行动和军事潜水任务。
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