仿生軟體機(jī)器人現(xiàn)已成為機(jī)器人領(lǐng)域的一大熱門。相比于傳統(tǒng)的硬質(zhì)機(jī)器人，軟體機(jī)器人能夠任意改變自身形狀、抵抗外界沖擊，從而具有更好的環(huán)境適應(yīng)性。但軟體機(jī)器人目前也面臨著動(dòng)力弱、速度慢、控制難和無(wú)法獨(dú)立供能等技術(shù)挑戰(zhàn)。

近日，浙江大學(xué)航空航天學(xué)院、浙江省軟體機(jī)器人與智能器件研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李鐵風(fēng)副教授和黃志龍教授課題組在軟體水下機(jī)器人方面取得重要進(jìn)展，開發(fā)出一款高性能軟體仿生機(jī)器魚，并在《Science Advances》雜志上發(fā)表題為“Fast-moving soft electronic fish”的論文。

該軟體機(jī)器魚（總重量90g，身長(zhǎng)9.3cm）從海洋生物鰩魚（蝠鲼）的柔軟身體與柔性撲翼推進(jìn)獲得啟發(fā)，利用介電高彈體薄膜作為軟體人工肌肉驅(qū)動(dòng)器。介電高彈體是一種典型的電響應(yīng)聚合物，在外加電場(chǎng)下作用下，介電高彈聚合物可以產(chǎn)生大變形，具有高彈性能密度、短反應(yīng)時(shí)間、高效率等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)在介電彈性體上施加薄膜厚度方向的電壓時(shí)，介電高彈聚合物薄膜會(huì)減小厚度，擴(kuò)大面積。該軟體機(jī)器魚是通過(guò)介電高彈體薄膜對(duì)交流電壓的響應(yīng)，將薄膜張力變化轉(zhuǎn)化為機(jī)器魚的撲動(dòng)，從而通過(guò)柔性鰭獲得水動(dòng)力。

該機(jī)器魚采用高彈體骨架為身體以及撲翼結(jié)構(gòu)提供支撐，具有極高程度的軟體化和透明化。機(jī)器魚通過(guò)電壓驅(qū)動(dòng)控制，依靠自身攜帶的小型化高壓電源和控制系統(tǒng)，突破性地實(shí)現(xiàn)了快速機(jī)動(dòng)性（最大運(yùn)動(dòng)速度為6cm/s）和長(zhǎng)時(shí)續(xù)航（在450mAh的鋰電池供能下運(yùn)動(dòng)3小時(shí)）。

此外，軟體化、透明化的特性還可以大大提高機(jī)器魚的環(huán)境適應(yīng)效果，保證它可以更容易、安全地通過(guò)狹窄區(qū)域。緊湊的全軟體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還使得其主要結(jié)構(gòu)可利用三維打印技術(shù)直接成型。

該機(jī)器魚能夠很好地適應(yīng)水溫環(huán)境，可以在冰水混合物和溫度高達(dá)74℃的水中運(yùn)動(dòng)，使其能夠很好地用于水下探測(cè)、偵查以及海洋環(huán)境與生物信息監(jiān)測(cè)。

據(jù)了解，該項(xiàng)目受到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科協(xié)青年人才托舉工程、浙江省軟體機(jī)器人與智能器件研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)機(jī)器人與智能裝備科技聯(lián)盟以及浙江大學(xué)柔性電子科技聯(lián)盟的資助。