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别的鱼用鳃呼吸,这条鱼专门用鳃吃垃圾。
这鱼不是餐桌上的美食,而是一条机器鱼。
外表看起来有点像清道夫的亲戚,在行动方面它也和真正的鱼非常像,会通过拍打尾巴、摆动鱼鳍来游泳。
当水流过鳃时,微塑料颗粒就会被过滤进鱼肚子里。
真是做到了:每一次呼吸都带来一片净土(shui)。
这条机器鱼的初始想法诞生于英国萨里大学举办的“自然机器人竞赛”,由萨里大学的学生埃莉诺·麦金托什(Eleanor Mackintosh)设计,并取得了冠军。
有梦就会实现,随后这个想法变成了一个真正的机器人。
▍机器鱼的“觅食”过程
用鳃过滤塑料颗粒,想法不错,但如何实现呢?
机器鱼的鱼鳃看起来有点像百叶窗,内侧安装了尼龙网。
每个鱼鳃围绕着一根杆旋转,鳃阵列通过一个连接到前鳃的推杆被打开和关闭。
在游泳时,机器鱼会时不时张大嘴巴来收集水源,当“肚子”里的水满了之后,它就会闭上嘴巴,打开百叶窗状鳃瓣,并通过抬高腔底将水从鳃瓣中排出,这样附着在鳃瓣上的细网可以让水流出去,但会将水中的塑料颗粒过滤出来,留在自己的身体里。
在目前的物理形态下,这条 50 厘米长的机器鱼可以收集小至 2 毫米的颗粒。
▍“夜光鱼”通身3D打印且开源
机器鱼的制造非常方便,利用3D打印出整体鱼身,并将全部电控元件塞进鱼身中,与鱼头鱼尾形成平衡浮力。
通过拍打尾巴、摆动鱼鳍来游泳,尾部是由连接到尾巴底部的电动推杆驱动的,左右鱼鳍由单独的电机驱动,二者通过改变左右电机的相对振幅来转向。
除了可以收集塑料颗粒,机器鱼也内置水质检测装置,可以用来实时监测分析水污染的情况。此外,它还内置了水下照明系统,可以在黑暗中发光。
它体内还安装了一个IMU(惯性测量单元),方便使用者跟踪其在水中的运动状况。
目前,机器鱼的设计是开源的,可以从比赛的网站上免费下载,任何人都可以3D打印出自己的机器鱼。
▍未来将游得更深更远
机器鱼的相关研究刊登在康奈尔大学的 arXiv 数据库中。
由Robert Siddall博士领导的机器人小组成员和研究人员将学生Mackintosh的设计变成了真正的机器人。
根据Siddall的说法,目前机器鱼还没有达到令他们满意的形态,目前只能通过外部连线进行远程遥控,而且使用也是普通的3D打印材料,不能在深水区中游泳,只能在一些小型湖泊与小溪中使用。
后续机器人的改进升级将包括更大、更符合流体力学的鱼身形状,更强大的鱼尾以及自主游泳的功能,让机器鱼能游得更远、更深;也会进一步改进鱼鳃上的过滤网,让机器鱼可以捕获更小的塑料颗粒物。
他们还想为其制造一个配套基站,可以与机器鱼进行对接,让它可以自行传送水质样本和充电。不过,这样机器鱼的结构势必要变得更加复杂,因为它需要增加自动驾驶所需的传感器,以及编写更多的代码来实现自主游泳的功能。