跳到主要內容
:::
登入
註冊
網站導覽
展開搜尋
全站搜尋
熱門關鍵字:
半導體
精準醫療
太空
煙火
關閉搜尋
您的瀏覽器不支援此script語法,請點選
搜尋
使用搜尋功能。
分類
分類項目
關閉分類項目
地理
天文
化學
醫學
科技
社會科學
人類文明
地科
心理
物理
數學
環境
生物
生活科學
醫療
地球科學
Menu
關於我們
文章
熱門文章
最新文章
精選文章
科學專題
影音
TechTalk
科普影片
活動
學生專區
夥伴
認證
公務人員
網站導覽
English
首長信箱
常見問答
雙語詞彙
關於我們
文章
文章
熱門文章
最新文章
精選文章
科學專題
影音
影音
TechTalk
科普影片
活動
學生專區
夥伴
認證
認證
公務人員
:::
首頁
文章
最新文章
Pleace Login!
×
請先登入
facebook
twitter
plurk
line
中
列印
書籤
:::
仿生噴射運動軟體機器人
105/10/13
瀏覽次數
2309
賴婉婷
|
國立臺灣博物館研究組
歐陽盛菊
|
國立清華大學工業工程與工程管理研究所
歐陽盛芝
|
國立臺灣博物館
英國、美國和新加坡聯合研究團隊觀察到頭足類軟體動物(即烏賊和章魚)的脈衝噴射推進方式,可使各式交通工具或機器人必備的推進系統更有效率並節省能源,因此見賢思齊,於2015年開發出一種仿生噴射運動軟體機器人,可以在水中收縮,在不到一秒鐘內加長到身體10倍的長度,加速荷載一公斤時,不到一秒鐘時速可達六英哩(9.7公里),相當於一部英國製造重達650公斤的迷你庫柏(Mini Cooper)轎車在水下額外載重350公斤(使車體總重量達到1,000公斤),由靜止加速到每小時60英哩(96.5公里),過往除了使用大量推進劑的魚雷可達每小時93公里之外,沒有一種水下船舶可達這種速度,未來除可發展為水下運載航行器,相關阻力研究也能應用於飛機機翼的設計。
這個仿頭足類動物的可變形軟體機器人長27公分,使用3D列印的聚碳酸酯(polycarbonate)骨架覆蓋市售合成橡膠氣球,形成外部船體彈性膜,沒有其他零件和能源裝置。橡膠膜可充氣或被水填充,全癟時船體形狀是約5:1的橢圓形,充滿後可擴增為數十倍長度,形狀呈流線型,鰭片設在後面以保持直線前進,透過尾部發射出的水柱來提供推進和加速動力,可達53%的能源效率。
瞬間逃生最快的水生動物包括章魚、魷魚、水母、扇貝類等,都是以其身體軀幹的特殊構造將水向後噴出,利用動量守恆原理向前推進,由於牠們噴水的方式是以身體某部位擠壓水的方式進行,須待身體形狀復原方可再噴一次,因此噴出的水柱必然是間歇式,而非可以持續推進,所以通常游得不快,但遇到緊急狀況需要逃命時,可以製造出高速水柱獲得動力快速逃逸。以章魚為例,基本上像是一個充滿水的氣球,呼吸後將水通過短漏斗狀的體管排出體外,這樣的噴水運動就能以退為進,最快速度可達每小時36公里,也能竄出水面飛騰達8公尺高或數十公尺遠,且所用「燃料」僅是海水。
目前水下船舶有工程船、潛水艇、遙控或自主式的水下無人載具、自主式水下滑翔機等,以煤、油、太陽、化學物質或核子等各種燃料產生熱能,推動螺旋漿、噴水推進器、電力推進器或磁流體推進器等產生動力航行。船舶每小時的航速為帆船15公里、貨輪33.5公里、軍艦59公里、快艇93公里,僅汽墊船和水翼船可達93公里以上;另潛水艇通常時速為37公里,最快的核動力潛水艇每小時78公里。這些現有船舶高速航行時不僅耗費大量燃料,且會產生噪音與震動,都無法達到章魚或仿生噴射運動軟體機器人的瞬間速度,尤其海水為燃料可就地取材,無污染且能不斷循環利用,仿生噴射運動軟體機器人未來將有很大的應用潛力。(以上新聞編譯自2015年2月2日發行之Bioinspiration & Biomimetics雜誌)
(本文由科技部補助「向大自然借鏡:生物行為的科學解密」執行團隊撰稿)
責任編輯:歐陽盛芝/國立臺灣博物館
審校:歐陽盛芝/國立臺灣博物館
資料來源
Weymouth, G. D., V. Subramaniam, and M. S. Triantafyllou. 2015. Ultra-fast escape maneuver of an octopus-inspired robot. Bioinspiration & Biomimetics, 10(1): 016016-1-7.
仿生機器人(7)
水下無人載具(2)
推薦文章
113/08/28
幹細胞能拯救受傷的眼角膜,未來有機會治療「乾眼症」嗎?
寒波
|
科技大觀園特約編輯
儲存書籤
113/09/30
氣候變遷下的農業改革:韌性與淨零的未來進行式
陳儀珈
|
科技大觀園特約編輯
儲存書籤
113/04/23
尋覓抗逆境農作物,為什麼送種子上太空?——專訪國立中興大學農藝學系楊靜瑩特聘教授
寒波
|
科技大觀園特約編輯
儲存書籤
113/06/19
永續的碳循環產業鏈,讓二氧化碳不再人人喊「減」
陳彥諺
|
科技大觀園特約編輯
儲存書籤
OPEN
關於我們
關於我們
文章
熱門文章
最新文章
精選文章
科學專題
影音
科普影片
TechTalk
活動
活動
學生專區
學生專區
回頂部