观看这个鳗鱼机器人在水下轻松滑行

瑞士联邦理工学院的一个研究小组最近设计并制造了他们自己的游泳机器人，该机器人以海洋鳗鱼为模型。尽管设计相对简单，但该机器人屡获殊荣的水下波动能力可以为了解其灵感来源鳗鱼的生物学提供重要见解。

《新科学家》杂志于 11 月 30 日首次报道了一段展示合作者工作成果的视频。视频展示了该团队近 3 英尺长的防水机器人 1-guilla 的能力。1-guilla 拥有八个机动部分、一个可塑性尾鳍以及一个装有前部电池和计算单元的头部，其名称取自鳗鱼身体的专业术语——鳗形。该机器水下旅行的视频最近在上个月举行的美国物理学会流体动力学分会年度会议上获得了流体运动画廊奖。

虽然鳗鱼的进化设计允许有血有肉的鳗鱼在不进食的情况下迁徙数千英里，但生物学家并不完全确定这种鱼亚种是如何完成这一壮举的。1-guilla 就是这样的，它的设计师可以调整它的身体动作，探索各种物理模式，以及能量效率和速度之间的相互作用

在测试过程中，当 1-guilla 反复在 S 形和其原始的直线位置之间交替时，会发生“驻波”运动——只会在水中翻腾。研究人员随后对 1-guilla 进行编程，使其波动，这样 S 形就会沿着其身体向下移动。在此阶段，机器人会产生“行波”运动，使其向前移动。增加其身体弯曲的“幅度”以及延长其 S 形“波长”也会导致游泳速度加快。

但影响 1-guilla 在水中移动速度的主要因素是它的尾鳍。将尾鳍角度增加到最大 45 度范围可实现最大速度，但代价高昂。最大范围，或许可以预见，需要最大限度消耗能量，这对于长距离旅行来说并不是一个制胜策略。

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该团队在演示视频中解释道：“为了计算效率，需要将电机的功耗（P）除以其速度（U）即可得出运输成本（CoT）。”

1-guilla 的运动越像行波，其运输成本就越低。了解了这一点，研究人员推测，总体效率，而不是最快的速度，是鳗鱼在相对空腹的情况下长途迁徙的关键。

蛇形机器人现在风靡一时。例如，NASA 正在对其恰如其名的外星生物现存生命探测器 (EELS) 原型进行最后的完善。EELS 表面上是 1-guilla 的 16 英尺长、200 磅重的更大兄弟，有朝一日，它可能会穿越土星的冰冻卫星（可能存在生命）的地表和地下通道。与此同时，麻省理工学院的工程师最近推出了他们自己的三英尺长的模块化鳗鱼机器人，由简单的格子状结构（称为“体素”）制成。