大展宏圖的機器動物

顏士州

機器人早已成為人類的朋友，在眾多地方施展其獨特的本領(lǐng)；然而你是否知道有些“機器動物”正在異軍突起，它們以其特殊“才能”彌補著機器人的諸多不足，因而越來越顯示出它們的不同凡響。

機器魚

目前用于水下探測的機器人很多，但它們都有嚴重的局限性，水下機器人在執(zhí)行長期任務(wù)時，由于體內(nèi)空間有限，無法配備足夠能量的電池。要想解決這個問題有兩種方案：一是提供更優(yōu)質(zhì)的能源；二是改善自身的推進系統(tǒng)。由于科學(xué)家不再提倡使用核能，因此只能在推進系統(tǒng)上動腦筋了。我們都知道魚類的水下推進系統(tǒng)效率最高，所以研究人員決定將魚作為改造機器人的模型。

大衛(wèi)·巴雷特是美國麻省理工學(xué)院海洋工程專業(yè)的一名學(xué)生，他與其他研究人員在新英格蘭水族館花了大量時間仔細觀察魚類游泳姿勢，以研制機器魚為主題發(fā)表了博士論文，最終制造出了第一條機器魚，并將機器魚命名為“查理”。

查理長約1.2米，共有2483個部件，包括肋骨、腱、一條分節(jié)的脊柱及一條大尾巴等。它靠彎曲其脊柱而推進向前。當(dāng)機器魚的脊柱擺動時，將產(chǎn)生很大的向前的沖力，這些能量是來自6臺小型自動控制電動機，在內(nèi)部靠“腱”連接至魚身，而使脊柱得以運動。這是第一條能在水下進行工作的機器魚，游泳時很像真魚，但這條第一代機器魚的運動尚備受限制，它仍然附著于試驗槽內(nèi)的軌道上，而且調(diào)控這條魚的電子計算機也沒有安裝在魚體內(nèi)。不過巴雷特有一個雄心勃勃的計劃，他希望在不久的將來制造出全部自動化的水下機器魚，可將這種機器魚放入海洋中，讓它自由游向大西洋海底中部的海脊，對大西洋進行測量，再自由地游回來。

2021年，我國自主研發(fā)了一種深海機器魚，體重只有150克，可深入海底10900米。為了減輕機器魚的重量，發(fā)揮其靈活性，研究人員從生活在水深8000米的獅子魚身上找到了靈感。機器魚外殼完全使用質(zhì)地柔軟的硅膠，主要零部件及電池等陷入硅膠當(dāng)中，這種機器魚既輕盈又靈活，即使受到萬米深的水壓也不受影響。目前這種機器魚已經(jīng)投入使用，它可以在深海里進行多方位拍攝視頻畫面。

機器龍蝦

機器魚的誕生為研制其他機器動物提供了方法和經(jīng)驗。研究人員在使用機器魚時，經(jīng)常發(fā)生這種情況：即機器魚在執(zhí)行任務(wù)途中會因故障而丟失，由于制造機器魚的價格非常昂貴，找回失蹤的機器魚就顯得十分重要了。

麻省理工學(xué)院和波士頓大學(xué)已聯(lián)合制造出一種機器龍蝦，這種機器龍蝦長約23厘米，身體下面安裝了兩只輪子和一只腳輪。腳輪既能劃動也能向前或向后滾動。機器龍蝦的游泳和轉(zhuǎn)身都像一只真正的龍蝦，機器龍蝦的體內(nèi)設(shè)置了一種自我反饋的微型聲吶裝置，依靠這種微型聲吶裝置，在一定范圍內(nèi)能尋找到目標。

2020年，意大利科學(xué)家研究出了一種改進版機器龍蝦，這種機器形狀酷似龍蝦，可潛入200米深海，行走約7個小時，要是海底風(fēng)平浪靜，行走時間可延長到16個小時。它不僅能受到海面上遙控器的控制，還能通過自主模式自動行進。這種機器為生物學(xué)及水下考古帶來了很大的幫助。這款機器龍蝦配備了導(dǎo)航系統(tǒng)，它在海底能避開障礙物到達它想要去的地方，同時它還配備了壓力傳感器及一對攝像頭，既可以在海底來回走動拍攝視頻，還能清理海底的塑料垃圾。

海洋里經(jīng)常發(fā)生石油泄漏和放射性核物質(zhì)的污染，這些物質(zhì)往往對海洋生物產(chǎn)生極大的危害。科學(xué)家在機器龍蝦的體內(nèi)設(shè)置了一種非常靈敏的化學(xué)感受裝置，能靈敏地感應(yīng)到各種異常環(huán)境化學(xué)因子的變化反應(yīng)。這種機器龍蝦能隨時監(jiān)測海洋水質(zhì)污染情況，并及時將這些信息轉(zhuǎn)換成電信號發(fā)射到海洋水質(zhì)監(jiān)測站。

機器昆蟲

栽樹除草是一種煩瑣的體力勞動，人類能否從中解脫出來呢？加拿大安大略國家森林研究院的科研人員研制成功一種能除草護林的“機器昆蟲”。

這種外形像蜘蛛的機器昆蟲不但能分辨出樹苗和雜草，還能砍伐、修剪樹木，并且絕不會損傷樹苗。研究發(fā)現(xiàn)，由于這種機器蜘蛛有效地控制了雜草的繁衍，樹木的生長速度也會加快。機器昆蟲的工作效率雖然只是人工操作的一半，但它的電腦機械感受裝置十分靈敏，機械“肢體”活動輕巧靈活，因而實際的經(jīng)濟效益要比人工作業(yè)高得多。一個工作人員可以同時監(jiān)督管理10個機器昆蟲，并在適當(dāng)時候為這些機器昆蟲添加燃料。

機器昆蟲共有6條腿，每條腿都由壓縮空氣驅(qū)動，足以能跨越較高的障礙物。這種機器昆蟲的自身重量為224千克，是由一個以汽油為燃料的發(fā)動機為動力的?，F(xiàn)在這種機器昆蟲還處于研制開發(fā)的初級階段，科學(xué)家計劃在不久的將來完善其各種功能，到那時，這種機器昆蟲可以分辨各種植物，不但能除雜草護森林，還能摘果實、種田、灌溉、噴農(nóng)藥等。

英國航空航天局研制出了一種“機器蜘蛛”。這個高3米、寬24米的半自動大型機器蜘蛛，冒著滾動而下的礫石，毫無懼色地邁向正在活動的火山口內(nèi)，成功地拍攝了極其珍貴的電視圖像資料，還完成了其他重要的探測工作。

機器動物的研制實際上是機器人制造科學(xué)中的一個嶄新分支，其重要性和不可替代性正越來越受到科學(xué)家的重視，21世紀的明天將給機器動物提供大展宏圖的舞臺。