說到水下軟體機器人，大多都是模仿魚類、海星、水母等生物。其實還有科學家在“樹葉在空中飄動而掉落”中汲取靈感，開發了一款水下軟體機器人，還登上了機器人頂級期刊《SCIENCEROBOTICS》的封面！今天Aigtek安泰電子就給大家分享一下他們的研究成果。

　　這款機器人被稱為“SwimmingLeaf”，（下稱“樹葉”），由韓國首爾國立大學機械工程系的研究小組開發，能夠自主游泳，向下游動時就和樹葉飄落一模一樣。還具有整合探索和維護海洋環境所需的各種功能的潛力，比如撿起水底的塑料垃圾。

　　要想設計一款會游泳的樹葉機器人，就要先搞清楚落葉飄落時的運動動力學問題。研究人員發現，樹葉上有關鍵的9個質量點，每個點上的點質量會在質心和浮力之間造成偏移，從而產生與環境耦合的內部扭矩，就是我們平時看到的樹葉“搖搖晃晃”飄落下來。

　　那如何讓“樹葉”機器人按照我們想要的方式運動呢？樹葉飄落的關鍵之處在于，這種運動高度依賴于樹葉上的密度分布，并且在水下環境中效果會進一步放大。于是，改變“樹葉”的密度分布，就是機器人自主運動的關鍵！

　　研究人員將一層薄薄的軟復合材料制成葉片，在葉片上附上了一個“浮力皮膚”驅動器，由充滿液體的彈性體（稱為“肌肉”）和柔軟的電子電路組成，將電路加熱到一定程度時，內部液體會產生連續的劇烈體積變化從而改變其密度，密度變了，則浮力也會發生改變。

　　電子電路上有不同的三個激活位點，通過控制熱量施加的位置點，可以控制不同點位上的浮力，從而實現兩種運動步態：

　　三個點位浮力均勻分布：

　　三個點位浮力不均勻分布：

　　這種密度分布控制技術無需使用螺旋槳或其他推力裝置，也無需大幅改變物體的形狀，就可以通過的任意結構移動到所需位置，不僅讓薄薄的“樹葉”動起來，連花盆也不在話下。

　　這片小小的“樹葉”有什么作用呢？

　　研究人員稱，它具有探索和維護海洋環境的具大潛力，可以從小到一毫米的大小到幾米甚至更大的大面積廣泛使用。為了證明這種可能性，研究人員做了一個實驗，結合折紙設計展示了大面積的水面除油污功能。

　　把機器人放在一個小水箱中，這里它不是以“樹葉”的形式，而是利用了超疏水-超親油吸附片制作了一個自展開折紙框架，下水后幾秒鐘就可展開。隨后機器人可對準油污區域，自動游到溢油區并去除污染物。如果把親油吸附片換成輕薄的多個膠粘片，機器人還可以清理水底的塑料垃圾：

　　ATA-L系列水聲功率放大器，是一款寬頻帶能輸出較大功率的單通道放大器。最大輸出1200Vrms電壓，6500VA功率，可驅動0~100%的阻性或非阻性負載，客戶可根據測試需求靈活調節，它在水下軟體機器人的驅動及研究中也有著良好的應用

　　最大輸出功率6500VA

　　帶寬（-3dB）200Hz~120kHz

　　最大輸出電壓1200Vrms

　　寬頻帶大功率

　　水下領域專用儀器

　　ATA-L系列水聲功率放大器的應用場景廣泛，針對水下測試我們可進行：海洋探測、海洋環境監測、海洋資源開發、海洋科考、海運航道規劃、漁業與海底資源探測、地形地貌掃描方面的實驗與研究。

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