新加坡研發新一代仿生水下機器人

新加坡國立大學（NUS）的工程研究人員接近研發出具有大腦的水下機器人生物，該生物行動起來像真正的生物。例如，在不遠的將來，研發一群微型機器人海龜和魚類，可自主執行類似偵查水下核廢料或者其他對人類有危險的任務已經不再是一個夸張的要求。

在水下機器人世界里，海龜機器人是最容易操作的。NUS團隊的海龜機器人除了易操作之外還能果斷地執行任務，并且能夠對緊急情況和困難做出相應反應。

S K Panda副教授領導的研究團隊正在尋找海洋工程仿生解決辦法，該團隊由電子與計算機工程系的研究人員組成，他們通過親近大自然尋找仿生自然系統技術挑戰的解決方案。近期，該小組將解決方案集中于可以在水中游動的海龜仿生機器人身上，它能夠像真正的海龜一樣只用前后腿的運動在更深的地方垂直潛水。

Panda副教授解釋說：“我們的海龜機器人沒有使用水下機器人常用來潛水或者下沉的壓載系統。沒有壓載系統，機器人就更小更輕，從而能夠攜帶更大的負荷來執行更加復雜的任務，比如，新加坡水庫中水質的長期監測或者能量采集的長期監測。動態潛水或者垂直下沉能力意味著它能夠進入海床上直徑很小的垂直隧道或者管道。”

更小、更輕的特點能夠提高機器人的能量效率。新加坡國立大學的海龜機器人可以自主充電，這進一步減少了返回基站充電的麻煩。小小的機器人能夠敏捷地轉彎，且不用減速。

Panda副教授補充道：“我們可以制造出一大群小海龜，它們互相交流，彼此合作，順利完成任務。通過提高機動性，它們能夠到達更小更窄的地方，比如大船無法穿過的裂縫。”

過去的三年里，Abhra Roy Chowdhury先生一直致力于研究栩栩如生的水下機器人。他所在的團隊已經設計研發出了四種其他的水下原型機器人¬——其中一種是球形機器人，它的結構類似海豚，但是使用的噴氣推進技術類似于水母和魷魚；另外三種是不同形態的魚形機器人。這些機器人是可擴展、可組裝的，并且還有隱形（避免被檢測到的能力）特性。

Chowdhury補充道：“如果需要，我們可以將這些機器人所有的優點集中在一個機器人身上。”

擁有逼真“大腦”和肌肉的機器人

Chowdhury首次研發成功魚型機器人是在三年前。那時候，他花費了大量的時間來研究現實中魚的機動性的節能運動。

他解釋道：“例如，很多魚使用的是體干尾鰭推動模式(BCF)，彎曲身體形成反向運動推進波，而魚使用振鰭法(MPF)振動其它尾部器官，如后背和肛門等推動自己時，該波會擴展到尾鰭。”  

他分別研究了黃鰭金槍魚和淡水大嘴鱸魚，因為它們擁有魚類最普遍的體形和游泳模式。這兩種魚算得上是海洋環境中的游泳高手。他通過控制仿生平臺構架結構進一步推動了新型的仿生動態和行為學。

該研究的另一名成員Bhuneshwar Prasad也研發出了一種球形機器人。這種機器人可以用于海上調查，例如，管道和電纜檢測，船體檢測或者螺旋槳轉動軸檢測。球形機器人的視角是全方位的，它利用的是由機器人底部相機模塊組成的“視覺伺服”（visual servoing）系統。相機模塊的顏色能夠提示其所在位置信息并且引導機器人前行。

Bhuneshwar Prasad解釋說：“球形水下機器人使用了一種自我壓載系統，能夠實現軟著陸從而從水流中獲取能量。一旦到達海床上，機器人就會處于休眠狀態，只有檢測傳感器保持工作狀態，通過轉子葉片發電機來獲取地下水流的能量。”

展望

Panda副教授說：“我們期望研發出能夠執行三到五年合作干預任務的機器人。在不遠的將來，我們的計劃是研發具有肌肉的魚形機器人。為了做到這一點，我們需要研發特殊的制動器。我們還致力于研發中驅模式發生器，這將使魚形機器人對外界刺激做出反應從而在關鍵任務中做出重要決策。”