地球上三分之二的面積被海洋覆蓋,海洋供給我們生命所需的一半的氧氣,它為人類提供了食物、娛樂,交通,同時維持著氣候的穩定。
而我們長久以來對海洋進行著恣意破壞——塑料如云一般覆蓋在大海之上,數量龐大以致形成一座座小島。
(觸目驚心的海洋垃圾)
據調查數據顯示,我們的海洋上已漂浮有一億五千噸塑料,而全球每年流入海洋的塑料垃圾就達480萬至1270萬噸。50年后情況又會是怎樣?如果我們讓3億噸塑料都涌入海洋,會不會影響海洋吸收二氧化碳或者制造氧氣的能力?
海洋清潔計劃迫在眉睫,而科學界早已采取行動。
來自意大利生物機器人研究所的研究團隊最近公布了SILVER 2水下機器人的研究進展,并發表在《Science Robotics》期刊中。該機器人被定位為“海底垃圾清潔工”,目標是清除落在海床的塑料垃圾,同時其還能探索和記錄海底生物。
盡管大多數‘海洋清潔’行動的目標是清除漂浮在水面附近的大塊塑料和垃圾,然而沉在海底的塑料微粒比那些肉眼可見的塑料垃圾還多40倍!
SILVER水下機器人項目的負責人Marcello Calisti表示:“我們的目標是處理在海底附近沉降的微型塑料。潛水艇和其他水下機器人無法到達海底去收集沉沒的垃圾;當它們接近海床或靠在海床上時,它們會無意間打亂沙子,掩埋或推開塑料和其他垃圾,這使海洋清潔更難進行。”
該研究團隊在2018年的時候宣布了初代機器人SILVER 的誕生,最初的SILVER有四條腿,通過在多種類型的表面上行走和爬行來監視海底。
此后不久,研究人員獲得了美國國家地理學會的資助,這使他們能夠改進設計并賦予其更多的功能。最新發布的SILVER 2 被安裝了6條腿,除了能夠在海底走動之外,還可以穿越泥濘和多巖石的表面,甚至在必要時可以跳躍以保持移動。
研究人員受到螃蟹在海底走路的啟發。在SILVER 2的設計中,由于流體動力阻力的阻尼作用,機器人在水下會因為浮力減輕重量,因此將浮力中心置于機身上方。
由于螃蟹的腿部彈性極大地影響了它在多巖石的地形中航行的能力。研究人員在SILVER 2的每條腿的膝蓋處都安裝了彈簧,具有三個自由度,大大降低了航行中被絆倒的風險。當機器人跳躍時,腿與海底接觸會模擬螃蟹打孔的動作,伸長并推動腳下的沉積物,這使彈性勢能被存儲在膝蓋上,機器人跳離地面,腿縮回直到再次接觸海底。
SILVER2已經在各種艱難的環境條件下進行了測試,包括海藻,泥漿,巖石和沙子。在運動過程中,SILVER2通過在防水車身外殼中使用新型的腿部穩定模塊來保持平衡。該機器人還具有導航系統,可幫助其避開障礙物,并使機器人到達所需位置。此外,還安裝了壓力傳感器,浮力系統,接觸傳感器以及一對攝像頭和麥克風,通過錄制視頻以捕獲其周圍環境。測試結果還表明,SILVER2 非常安靜,不會在海里發出噪音嚇跑水里的小動物。
SILVER2可以由船上的人類駕駛員遙控穿越海床,也可以以自主模式運行。在海底走動時,它可以工作約7個小時;如果僅停在海底,則可以工作16個小時,它可以長時間與環境緊密地互動。除了扮演海洋清潔工的角色外,SILVER2還擴展了水下機器人在從生態學到考古學等多種應用中的功能。
責任編輯:pj
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