

海洋中充斥着塑料。尽管提出了许多引人注目的解决方案,但遗憾的是,仍然没有一种万无一失的方法可以彻底清理所有塑料。其中一种备受关注的想法——水下吸尘——最近因其对海洋生态系统和野生动物可能造成的附带损害而受到严格审查。与此同时,即使是更精细的替代方案,也常常依赖于大型、笨重的地面收集器。为了解决其中一些问题,德国马克斯·普朗克智能系统研究所 (MPI-IS) 的科学家们创造了一种受海洋中最古老、最顽强的居民——水母——启发的机器人垃圾收集器。
该团队的“水母机器人”最近在研究期刊《科学进展》上进行了详细介绍,它已经在帮助清理地球水生环境中随处可见的大量人类产生的垃圾方面展现出潜力。但与许多其他水下清洁器不同,该原型非常小巧、能效高且几乎无声。此外,手掌大小的设备实际上不需要与它的清洁目标发生物理互动。取而代之的是,机器人通过六个配备称为液压放大自修复静电致动器(或HASELs)的人造肌肉的肢体,模仿水母优雅的运动。

正如《新图集》解释的那样,HASELs 本质上是覆盖有电极的油囊。当电极接收到小电流时——在这种情况下,大约 100 毫瓦——它们会带正电,然后将电流安全地释放到周围的带负电的水中。交替的电流会迫使油在囊中前后移动,从而使致动器拍打,产生将垃圾颗粒向上推动的动量。然后,人类或其他收集工具可以舀起这些碎片。
MPI-IS 物理智能系的博士后、该研究的作者王天路在一份声明中解释说:“水母向上游动时,可以在其身体周围形成水流,从而在其路径上捕获物体。”“通过这种方式,它还可以收集营养物质。”
王(Wang)继续描述他们的机器人如何类似地在其周围循环水流。“这个功能对于收集废物颗粒等物体很有用,”王补充说。“它可以将垃圾输送到水面,然后可以进行回收。”
[相关:海洋塑料“吸尘器”正在吸走海洋生物和垃圾。]
除了产生水流,水母机器人的致动器还可以分配不同的职责。在团队的演示中,原型机可以使用所有六个肢体进行推进,或者依靠其中两个肢体作为爪子,轻轻地抓取 N95 口罩等目标。
目前最大的缺点是,目前受控的水母机器人仍然需要有线连接才能供电,这限制了它的活动范围。尽管研究人员已经能够将电池和无线通信模块集成到机器人中,但目前无绳版本还无法被定向到期望的路径。不过,可以很容易地设想未来版本的水母机器人将克服这个相对较小的障碍。如果实现了这一点,那么成群的可爱清洁机器可能很快就会被部署,作为一种安全、高效且对环境无害的方式,来帮助应对环境中最紧迫的威胁之一。