天博灵感来源女生发卡！这项研究被Nature亮点报道—新闻—科学网

万物皆有开导，不管是迅疾的猎豹，照旧一枚小小的发卡 而恰是这两个风马不接的事物，给统一个研究团队前后带来了灵感。

研究历程很夸姣，但投稿却不太顺遂。只管研究结果遭受顶刊婉拒，但论文一作赤银鼎并无感应烦恼以及焦急，反而发出如许的感叹： 我很享受研究以及投稿的历程。 终极，该研究论文11月18日揭晓于Science Advances上，文章先容了一款可以蝶泳的软体呆板人，而且被Nature亮点报导。

赤银鼎最新论文

Nature亮点报导

比拟今朝同类软体呆板人每一秒最快可以游约莫1个身长，咱们研制的软体呆板人每一秒可以游3.74个身长，靠近海豚的相对于游速，而且游动历程中还很省力。

预备这篇论文的时辰，赤银鼎是美国北卡罗莱纳州立年夜学机械航空系副传授尹杰的玻士研究生，尹杰也是论文的通信作者。如今，赤银鼎正于宾夕法尼亚年夜学做玻士后，继承开展他喜欢的软体呆板人研究。

于赤银鼎看来，研究自己的意思远比发顶刊来患上主要。对于此，他的导师尹杰很是附和，并告诉《中国科学报》： 投稿的历程中咱们收到了许多有价值的定见，这有益在咱们进一步完美现有的研究。

赤银鼎（受访者供图）

来自女生发卡的灵感

咱们但愿研发出像妖怪鱼同样的软体呆板人，不只游泳速率快，还更节能省力。

尹杰团队前后设计了两种蝶泳呆板人：一种看重速率，平均游速可以到达每一秒3.74个身长；一种看重矫捷性，可以向右或者向左倏地转弯，平均游速能到达每一秒1.7个身长。

当植物于游泳或者航行时，斯特劳哈尔数（评估能量效率的无量纲常数）于0.2～0.4之间时，会呈现最好的推进效能。 赤银鼎先容， 咱们设计的两款蝶泳呆板人的斯特劳哈尔数都于这个规模内。

为何称其为蝶泳软体呆板人呢？奥秘兵器于在党羽。

发卡开导的蝶泳软呆板人设计图（受访者供图）

蝶泳软体呆板人党羽的设计灵感来自女生经常使用的按扣发卡。 赤银鼎指出，按动发卡的两个拨片，发出啪嗒一声后，发卡可以跳动到另外一个不变的状况中，软体呆板人的党羽也能够实现如许的 双稳态 。

咱们将模仿发卡的双稳态党羽附着于柔软的硅胶机身上，经由过程向机身充入气体可以节制党羽于两种不变状况之间切换。 赤银鼎描写道， 当硅胶机身膨胀以及紧缩时，软体呆板人的身体也会发生弯曲，使患上党羽呈现矫捷的摆动，就似乎蝶泳者于往返拍汲水面后向前游动。

蝶泳软�첩呆板人什物图和泳姿（受访者供图）

之前研发的这种软体呆板人年夜多使用机电间接为机翼提供动力。 尹杰说， 咱们简化了设计，降低了重量，包管其于倏地游动同时还能更省力。

别的，尹杰团队于蝶泳软体呆板人的设计中还接纳了两个并排毗连的驱动单位，可以操控双侧的机翼，当节制一侧机翼凸跳时，机身就可以举行急转弯。

曾经从猎豹身上得到研究灵感

梗概于两年前，尹杰团队就已经研发出一款软体呆板人 不只可以像猎豹同样离地奔跑，也能够轻松抓取物体，另有充足年夜的气力可以举起重物。

这款软体呆板人设计的灵感来自陆地上奔跑速率最快的植物 猎豹。

猎豹开导软体呆板人设计图 （2020论文截图）

猎豹可以经由过程弯曲脊柱来得到速率以及气力。 尹杰说， 咱们受此开导，研制的软体呆板人可以经由过程将空气泵入软硅胶呆板人的机身，实此刻两种不变状况之间倏地切换，让其于几十毫秒内倏地存储以及开释能量，从而倏地对于地面施加力实现跑跳。

尹杰团队给软体呆板人起了一个名字叫LEAP软体呆板人。尹杰先容，比拟其时报导最快的软体呆板人能以每一秒0.8倍体长的速率于平展外貌上挪动，LEAP呆板人能于3Hz的低驱动频次下以每一秒2.7倍体长的速率实现倏地 奔跑 。

于研究中，尹杰团队还经由过程 鳍 的设计，提高了LEAP呆板人的游泳速率，使其可以或许以每一秒0.78个身长的速率游泳。而其时已经报导的游泳软体呆板人的最倏地度是每一秒0.7个身长。

于上篇论文中，赤银鼎是第二作者。于那以后，他最先思索可否于本来设计根蒂根基上，让软体呆板人速率更快、效率更高。

从猎豹到发卡，看似绝不相干，但赤银鼎发明了二者很主要的联系关系 双稳态。基在此，他做了进一步革新设计，不只较着晋升了软体呆板人的游泳速率，还使其可以更高效省力。

不外，尹杰也指出了这两项研究的配合缺陷： 咱们的软体呆板人需要由颀长的管子拴住的，这些管子可以将空气泵入机体。将来，咱们但愿可以研制一款没有牵引、不受束厄局促的自立呆板人。

错掉顶刊收成Nature亮点报导

这篇论文的投稿履历堪称一波三折。

最最先咱们选择的是呆板人范畴的顶刊Science Robotics，而且进入送审阶段。虽然审稿人都感觉研究颇有意义，并认可设计很是有立异性，但末了照旧被拒稿了。 尹杰回忆道， 厥后咱们选择投Nature，审稿人感觉咱们的驱动设计另有待革新。但好动静是Nature主编很是承认咱们的研究，并暗示论文揭晓后可以赐与亮点报导。

虽然错掉揭晓范畴内顶刊的时机，但赤银鼎并无很烦恼。他告诉《中国科学报》： 投稿的历程让我获得了更多有价值的提议，可以帮忙咱们更好地革新设计。

一个好的灵感于付诸实现的历程中每每颇具应战。研究历程中所碰到的坚苦也让赤银鼎感觉十分有趣： 发卡必定不克不及游泳，但发卡提供了一个双稳态布局，并且发卡很轻。受此开导，咱们对于软体呆板人的驱动以及布局举行设计，测验考试了差别的驱动模式、骨架布局和塑料质料，末了研制出的软体呆板人不只会蝶泳，重量还很轻，仅2.8g。

从设计到投稿，这是一个不停进修晋升的历程，以是让我感觉很享受。 赤银鼎但愿本身可以于这个范畴继承深耕。

谈及运用，尹杰吐露，蝶泳软体呆板人可以降服阻力于水里矫捷穿越，无望用在海面油污清算以及富养分化管理，成为环保小辅佐。

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