由形状记忆合金驱动的聚酰胺软水母机器人

近几十年来，机器人专家受自然和生物体的启发，一直在开发越来越复杂的机器人。通过真实地模拟生物过程和动物行为，这些机器人通常可以在不同的环境中导航并以高效的方式解决现实世界的问题。

印度印多尔理工学院和焦特布尔理工学院的一个研究小组最近开发了一种新型仿生机器人，其外观和动作都像水母。该机器人发表在《国际智能机器人与应用杂志》上，可用于远程监控海洋生物或在水下执行其他任务。

Muralidharan、Saini和他们的同事在论文中写道：“制造了一种由形状记忆合金[SMA]驱动的新型柔性聚酰亚胺软水母机器人，并且模仿了水母的脉冲和恢复过程。”“现有的SMA线嵌入触手制造技术是一个耗时且费力的过程。与传统的基于模具的方法相比，所提出的结构新颖、经济高效且易于制造，且耗时少得多。”

为了制造他们的机器人，Muralidharan、Saini和他们的同事首先将75微米厚的Kapton聚酰胺片(即基于聚酰胺的胶带)切割成类似于水母身体的对称结构，直径为25厘米。然后，他们在该结构的特定位置打孔，随后插入SMA线。

SMA是具有有趣特性的金属，即变形后可响应热量恢复到原始形状。研究人员在他们的机器人中使用了一种称为镍钛诺的SMA，这种材料通常用于制造设备、电缆连接器和其他电子元件。

将镍钛合金插入先前在水母状结构中打出的孔中，并将另一块聚酰胺胶带粘贴在机器人的身体顶部，以将电线固定到位。然后研究人员使用橡皮绳将每条触手的末端连接到机器人身体的中心。

Muralidharan、Saini和他们的同事在论文中写道：“我们已经使用不同的SMA线直径和频率对所提出的水母结构的行为进行了研究。”“测量了水母触手模仿过程中的位移和速度。使用梁弯曲理论对SMA嵌入结构进行了温度建模和偏转建模。此外，还在AnsysFluent中对水母模仿进行了初步模拟，并评估了推力。”

这支研究人员团队创造的受水母启发的机器人柔软、灵活且非常轻，重量仅为45克。它还基于价格实惠、易于采购的材料，并且可以轻松大规模制造。在最初的测试中，机器人原型表现非常出色，能够以10毫米/秒的速度有效地水平游动，以0.2毫米/秒的速度垂直游动。

未来，这种新型机器人可以进一步改进，针对特定应用进行定制并商业化。这可以帮助有效解决许多需要导航和/或监测水下环境的现实问题。

研究人员写道：“结果表明，所提出的方法可以成功地应用于模拟水母运动并扩展到水下应用。”“最初的原型是用机载摄像头模块和声纳传感器开发的，用于具有防水PDMS钟形结构的物体检测应用。”

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