新加坡國(guó)立大學(xué)（NUS）的工程研究人員接近研發(fā)出具有大腦的水下機(jī)器人生物，該生物行動(dòng)起來(lái)像真正的生物。例如，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，研發(fā)一群微型機(jī)器人海龜和魚類，可自主執(zhí)行類似偵查水下核廢料或者其他對(duì)人類有危險(xiǎn)的任務(wù)已經(jīng)不再是一個(gè)夸張的要求。

在水下機(jī)器人世界里，海龜機(jī)器人是最容易操作的。NUS團(tuán)隊(duì)的海龜機(jī)器人除了易操作之外還能果斷地執(zhí)行任務(wù)，并且能夠?qū)�緊急情況和困難做出相應(yīng)反應(yīng)。

S K Panda副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)正在尋找海洋工程仿生解決辦法，該團(tuán)隊(duì)由電子與計(jì)算機(jī)工程系的研究人員組成，他們通過(guò)親近大自然尋找仿生自然系統(tǒng)技術(shù)挑戰(zhàn)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(dòng)的海龜仿生機(jī)器人身上，它能夠像真正的海龜一樣只用前后腿的運(yùn)動(dòng)在更深的地方垂直潛水。

Panda副教授解釋說(shuō)：“我們的海龜機(jī)器人沒(méi)有使用水下機(jī)器人常用來(lái)潛水或者下沉的壓載系統(tǒng)。沒(méi)有壓載系統(tǒng)，機(jī)器人就更小更輕，從而能夠攜帶更大的負(fù)荷來(lái)執(zhí)行更加復(fù)雜的任務(wù)，比如，新加坡水庫(kù)中水質(zhì)的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)或者能量采集的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。動(dòng)態(tài)潛水或者垂直下沉能力意味著它能夠進(jìn)入海床上直徑很小的垂直隧道或者管道。”

更小、更輕的特點(diǎn)能夠提高機(jī)器人的能量效率。新加坡國(guó)立大學(xué)的海龜機(jī)器人可以自主充電，這進(jìn)一步減少了返回基站充電的麻煩。小小的機(jī)器人能夠敏捷地轉(zhuǎn)彎，且不用減速。

Panda副教授補(bǔ)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(wù)。通過(guò)提高機(jī)動(dòng)性，它們能夠到達(dá)更小更窄的地方，比如大船無(wú)法穿過(guò)的裂縫。”

過(guò)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(jī)器人。他所在的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)研發(fā)出了四種其他的水下原型機(jī)器人¬——其中一種是球形機(jī)器人，它的結(jié)構(gòu)類似海豚，但是使用的噴氣推進(jìn)技術(shù)類似于水母和魷魚；另外三種是不同形態(tài)的魚形機(jī)器人。這些機(jī)器人是可擴(kuò)展、可組裝的，并且還有隱形（避免被檢測(cè)到的能力）特性。

Chowdhury補(bǔ)充道：“如果需要，我們可以將這些機(jī)器人所有的優(yōu)點(diǎn)集中在一個(gè)機(jī)器人身上。”

擁有逼真“大腦”和肌肉的機(jī)器人

Chowdhury首次研發(fā)成功魚型機(jī)器人是在三年前。那時(shí)候，他花費(fèi)了大量的時(shí)間來(lái)研究現(xiàn)實(shí)中魚的機(jī)動(dòng)性的節(jié)能運(yùn)動(dòng)。

他解釋道：“例如，很多魚使用的是體干尾鰭推動(dòng)模式(BCF)，彎曲身體形成反向運(yùn)動(dòng)推進(jìn)波，而魚使用振鰭法(MPF)振動(dòng)其它尾部器官，如后背和肛門等推動(dòng)自己時(shí)，該波會(huì)擴(kuò)展到尾鰭。”  

他分別研究了黃鰭金槍魚和淡水大嘴鱸魚，因?yàn)樗鼈儞碛恤~類最普遍的體形和游泳模式。這兩種魚算得上是海洋環(huán)境中的游泳高手。他通過(guò)控制仿生平臺(tái)構(gòu)架結(jié)構(gòu)進(jìn)一步推動(dòng)了新型的仿生動(dòng)態(tài)和行為學(xué)。

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

Bhuneshwar Prasad解釋說(shuō)：“球形水下機(jī)器人使用了一種自我壓載系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)軟著陸從而從水流中獲取能量。一旦到達(dá)海床上，機(jī)器人就會(huì)處于休眠狀態(tài)，只有檢測(cè)傳感器保持工作狀態(tài)，通過(guò)轉(zhuǎn)子葉片發(fā)電機(jī)來(lái)獲取地下水流的能量。”

展望

Panda副教授說(shuō)：“我們期望研發(fā)出能夠執(zhí)行三到五年合作干預(yù)任務(wù)的機(jī)器人。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，我們的計(jì)劃是研發(fā)具有肌肉的魚形機(jī)器人。為了做到這一點(diǎn)，我們需要研發(fā)特殊的制動(dòng)器。我們還致力于研發(fā)中驅(qū)模式發(fā)生器，這將使魚形機(jī)器人對(duì)外界刺激做出反應(yīng)從而在關(guān)鍵任務(wù)中做出重要決策。”