研究人员的章鱼式设计提高了水下航行器的机动性

爱荷华大学的工程师们改进了水下机器人的设计，使其能够更加自由地移动，并提高机动性。这些设计改进模仿了章鱼的乳突肌，这些乳突肌可以随时展开，用于伪装，并在水流条件发生变化时辅助移动。该成果发表在《机器人报告》杂志上。

　　

爱荷华大学的研究人员报告了水下航行器在流动和机动性方面取得的重大进展。

在一项新的研究中，研究小组在水下水翼船的机翼上安装了一系列盘绕的尖顶，当这些尖顶启动时，它们会展开，从而减少阻力，并在水流绕过船体时为船体创造更大的升力。

这项技术来自 工程学院机械工程系副教授卡特琳娜·拉穆塔（Caterina Lamuta）的实验室，她一直致力于研究模仿章鱼皮肤、肌肉和组织的技术。目标是建造并最终部署能够在任何水下环境中轻松移动的水下航行器，其附肢能够深入到最狭小的空间。其潜在应用范围广泛，从检查海底管道到采集深海样本，不一而足。

在这项研究中，Lamuta 的研究小组验证了这种螺旋状螺旋状结构的概念，他们称之为“扭曲螺旋人造肌肉”。这些合成螺旋状结构的设计模仿了章鱼的乳突肌。乳突肌位于章鱼的皮肤上，可以随时展开，用于伪装，并在水流条件发生变化时辅助运动。

该团队改造了水翼艇的机翼，在其机翼上安装了两排四根螺旋状人造肌肉，每根肌肉由两个微型电动机（称为执行器）驱动。研究人员报告称，在水流以不同速度流动的实验中，该水翼艇在某些操作中产生了高达30%的升力，并降低了高达10%的阻力。由于升力增加、阻力降低，水翼艇在不同的水流条件下都能更轻松地排出水流，即使艇体与水流方向呈逆向倾斜。

“这项研究可以利用受章鱼乳头肌运动仿生启发的低成本人造肌肉，提高无人水下航行器的效率。它有助于节省能源，并提高航海航行器的便携性和机动性，” 工程学院机械工程博士生、IIHR水文科学与工程研究生助理Rabiu Mamman说道。

作者表示，这是首次展示由扭曲的人工肌肉驱动的水下流动控制装置。

这项研究题为 “用于水下流动控制的仿生主动涡流发生器”，于 8 月 26 日在《机器人报告》 杂志上在线发表 。 

Lamuta 是该研究的通讯作者。Mamman 是该论文的第一作者。Lamuta 实验室的博士生 Thilina Weerakkody 是本文的共同作者。 

美国海军研究办公室资助了这项研究。