西北大学的研究人员从名字霸气的黑鬼刀鱼身上获得灵感,创造了一条能够向前和向后游动,并利用新颖的带状鳍进行垂直机动的仿生鱼。这种灵活性和运动范围在大多数水下机器人中是前所未闻的,这一发展有望为水下作业(例如封堵海底油井)带来更灵活的机器人。
黑鬼刀鱼不像大多数鱼类。这种亚马逊流域的夜行性捕食者通过身体周围的弱电场进行捕猎,它依靠腹部的带状鳍向前和向后游动。西北大学的机器人工程师们注意到这种鱼能快速地在水中进行垂直机动,并希望深入了解其鳍的设计,认为这可能是提高水下机器人机动性的途径。
黑鬼刀鱼的计算机模拟显示,鱼通过腹部鳍上的一条行波向前或向后移动——如果波沿着鳍的某个方向传播,它就向前游,如果波沿着另一个方向传播,它就向后游。
但在垂直移动时,研究人员发现该鳍的行为出人意料:两个方向相反的波相互碰撞。一个从尾部到头部传播的波和一个从头部到尾部传播的波会相撞并停止在尾部中心,抵消了任何方向的水平推力,并将其转化为允许鱼垂直移动的向下推力。
基于这一独特的发现,GhostBot诞生了,这是一艘小型潜水器,其腹部拥有与黑鬼刀鱼相似的仿生鳍。三十二个独立的电机独立控制着包裹在人造莱卡鳍中的三十二根人造鳍条。GhostBot还拥有与真刀鱼相似的电感受系统,希望通过该系统能够利用其鳍精确地进行定位。看看GhostBot在下面的视频中展示其带状鳍的运作。