想象一下，一个由互连、自我导向的机器人组成的复杂网络。他们齐心协力，就像一个复杂的水上芭蕾舞，在漆黑的海洋深处航行，进行详细的科学调查和高风险的搜救任务。这种未来主义的愿景正在逐渐接近现实，这要归功于布朗大学的研究人员，他们正在率先开发一种新型水下导航机器人。一个这样的机器人平台，称为Pleobot，是他们最近发表的研究的明星。 科学报告.
磷虾是海洋生态系统的重要组成部分，这些微小的甲壳类动物是非凡的游泳运动员，在机动性、加速和转弯方面具有非凡的能力。他们非凡的运动能力激发了布朗大学的研究人员开发Pleobot——一个由三个铰接部分组成的机器人平台，模仿磷虾特有的时序游泳风格。
“Pleobot使我们能够无与伦比的分辨率和控制来研究磷虾类游泳的各个方面，这有助于它在水下机动，”布朗工程学院博士候选人，该研究的主要作者Sara Oliveira Santos说。
研究团队旨在将Pleobot作为一种综合工具，了解类似磷虾的游泳，并利用1亿年进化的潜力来设计更好的海洋导航机器人。
Pleobot的机制：模仿磷虾游泳的奇迹
Pleobot项目是布朗大学和墨西哥国立自治大学之间的国际合作。他们一起解码了磷虾（被称为元时游泳者）如何在复杂的海洋环境中航行，并每天两次进行超过1000米的巨大垂直迁移的奥秘 – 相当于堆叠三座帝国大厦。
“我们有他们用来有效游泳的机制的快照，但我们没有全面的数据，”布朗大学威廉姆斯实验室的博士后助理Nils Tack解释说。
该团队已经构建并编程了Pleobot，以精确模拟磷虾的腿部运动并改变附肢的形状，从而在附肢水平上对流固耦合提供了新的，更深入的理解。
开创自主水下航行器的未来
根据研究人员的说法，元时游泳技术使磷虾能够很好地机动，以波浪状运动显示其游泳腿的顺序展开。他们认为这种特征可以纳入未来的可部署群系统中。布朗大学工程学助理教授Monica Martinez Wilhelmus断言：“能够在附件层面理解流固耦合将使我们能够对未来的设计做出明智的决定。
这些未来的机器人群可以绘制地球海洋地图，参与广泛的搜索和恢复任务，甚至探索我们太阳系中的卫星海洋，如欧罗巴。Wilhelmus补充说：“磷虾聚集是自然界中群体的一个很好的例子……这项研究是我们开发下一代自主水下传感车辆的长期研究目标的起点。
Pleobot设计的意义
Pleobot的建设涉及一个专门从事流体力学，生物学和机电一体化的多学科团队。其组件主要由3D打印部件组成，设计是开源的。研究人员复制了磷虾双翅的打开和关闭运动，据信这是这种平台的第一次。该模型的构造是磷虾的十倍，磷虾通常大约是回形针的大小，可以进行更准确的观察和分析。
“在已发表的研究中，我们揭示了磷虾游泳的许多未知机制之一的答案：它们如何产生升力，以便在向前游泳时不下沉，”奥利维拉桑托斯说。我们能够通过使用机器人来发现这种机制，“实验室的博士后助理Yunxing Su补充道。他们发现，在运动腿的动力冲程期间，游泳腿背面的低压区域有助于增强升力，这是理解和复制磷虾高效游泳的关键发现。
布朗大学团队与Pleobot的开创性合作标志着在开发下一代自主水下传感车辆方面取得了重大飞跃。可能性似乎与这些机器人旨在探索的海洋。
