由合成血液驅動的機器人魚只是保持游泳

生物是非常復雜的，當我們制造機器人(甚至是生物啟發的機器人)時，我們大多只是嘗試盡我們所能來匹配動物的功能，而不是它們的結構細節。一個例外是液壓機器人，其操作原理與蜘蛛相同，通過泵送加壓流體來移動肢體。然而，這更像是一種副作用，而不是實際的生物靈感，因為蜘蛛仍然擊敗機器人，因為他們將血液用作液壓液，并用血液做其他所有事情，比如在需要的地方運輸營養物和氧氣。

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在本周發表在“ 自然”雜志上的一篇論文中，來自康奈爾大學和賓夕法尼亞大學的研究人員展示了一種機器人魚類，它使用通過人工循環系統泵送的合成血液，為肌肉和分布式電源提供液壓動力。他們提出的系統“將液壓傳動，驅動和儲能的功能結合到一個集成的設計中，幾何上增加了機器人的能量密度，使其能夠長時間運行”，這聽起來很神奇，不是嗎?

這種魚不會贏得任何沖刺，但它具有令人印象深刻的耐力，最大理論操作時間超過36小時，同時游泳1.5體長，每分鐘，分鐘。關鍵在于魚的血液，除了為軟質執行器提供液壓動力外，還可作為氧化還原液流電池的一半。血液是液體三碘化物陰極，其循環通過浸沒在電解質中的鋅細胞。當鋅氧化時，它釋放電子，為魚的微控制器和泵提供動力。這個動力系統的理論能量密度是每升322瓦時，或大約是每升676瓦時的一半，你可以在特斯拉的鋰離子電池中找到它。

機器人魚的內部包括兩個泵，帶翅片致動器的模制硅樹脂外殼，微控制器，以及包含柔性電極和包裹在柔軟硅樹脂皮中的陽離子交換膜的合成血管系統。

傳統的電池可能更加能量密集，但如果想要去任何地方，特斯拉也必須在電機和電池周圍加電。通過使用其血液驅動液壓執行器，這種魚效率更高。在魚的內部是兩個獨立的泵，每個泵能夠將血液從各種儲存器泵送到(或從)致動器中。將來自背刺的血液泵入胸鰭將鰭從身體向外推，并將血液從尾巴的一側泵送到另一側并再次返回導致游泳運動。

總的來說，這種魚含有大約0.2升的血液，分布在整個人造血管系統中，該系統設計在非常基本的水平上，類似于真正的心臟結構。魚的其余部分由結構元素制成，有點像肌肉和軟骨。盡管如此，最好不要在這個機器人和一只真正的魚之間畫出太多的相似之處，而且我們可能已經在整個“血液”的東西上略微落后了。但重點是，結合驅動，力傳遞和儲能對于這種特殊的機器人具有顯著的優勢。研究人員表示，大量的優化也是可能的，這將帶來性能和效率方面的好處。