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章魚大部分時間都在海底爬行尋找晚餐,並試圖避免成為晚餐。但當它需要快速移動時,它可以切換到超速模式並噴射離開。為了做到這一點,它將水吸入外套膜,然後透過漏斗快速排出。漏斗有助於充當轉向機制,並且可以指向以引導章魚的飛行。
雖然這是一個非常基本的概念——魷魚也使用它——但我們人類在製造與之非常相似的東西方面一直很慢。我們的水下推進系統主要是動力連續的(想想螺旋槳,甚至摩托艇和船隻)。但是這種不連續系統有一些優勢。它功能強大、高效且隱蔽。
現在,德國弗勞恩霍夫製造工程與自動化研究所的一個研究團隊已經為這種章魚啟發的推進系統開發了一個工作原型。並且它可以用柔性塑膠進行 3D 列印。
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該系統由四個彈性體球組成,這些球包含閥門和泵來控制內部的水流。水進入其中一個腔室,並在被閥門密封后,周圍的結構被活塞壓塌——很像章魚外套膜的擠壓,將水射出漏斗。“該系統簡單但有效,”該專案的工程師 Andreas Fischer 在一份準備好的宣告中說。“當章魚使用它時,它們可以在短距離內顯著加速。”
章魚整合專案的研究人員也在研究推進問題,該專案正在努力構建一個完全軟體的機器人章魚。2011 年我參觀該實驗室時,義大利聖安娜高等學校海洋技術和海洋機器人中心博士後研究員 Francesco Giorgio-Serchi 向我展示了他們如何進行這個過程。由於他們的目標是更忠實地複製章魚,他們實際上使用的是章魚外套膜的矽膠鑄件,而不是更抽象的形狀。這種模型構建和使用起來都更復雜,但它使他們能夠更詳細地研究章魚使用的流體動力學,例如渦環。
德國研究團隊構建的新型可擠壓噴氣裝置無疑更容易製造。熔化的熱塑性塑膠被送入 3D 擠出機,然後從底部向上列印每個形狀。結果是柔性、可擴充套件的元件,可以承受高壓而不會永久變形。有點像章魚。
插圖由Ivan Phillipsen提供