機器人受小海龜啟發，能在沙下遊泳
引言
加州大學聖地亞哥分校（University of California - San Diego）的研究人員開發出一種能夠在沙下遊泳並自行挖出的機器人。這款機器人擁有類似小海龜孵化期幼體巨大鰭狀附肢的兩個前肢。它是當前唯一能夠在 5 英寸深的沙中行進的機器人，而且最高時速可達每秒 1.2 毫米，相當於每小時 4 米或 13 英尺。儘管速度看似緩慢，但與蠕蟲和蛤蜊等其他地下動物相比，這已經算是相當迅速了。
機器人技術
這款機器人在前肢末端配備了力量感應器，使其能夠在運動中檢測到障礙物。它能夠無需存取線自主執行，透過 WiFi 進行控制。與在空氣或水中運動的機器人相比，能夠在沙中行進的機器人面臨著更大的挑戰，例如需要應對更高的力量和更容易損壞的問題。然而解決在沙中的運動問題具有重要的潛在好處，例如糧倉檢查、土壤污染物測量、海底挖掘、外星探索和搜救等領域。
研究過程
加州大學聖地亞哥分校的機器人學家團隊透過觀察動物來改進機器人在沙中的遊泳和挖掘能力。在考慮了蠕蟲等不同動物後，他們選擇了具有巨大前鰭的小海龜孵化幼體。這種類似海龜鰭狀附肢的巨大鰭狀附肢可以產生巨大的推進力，使機器人能夠操縱和檢測障礙物。然而科學家們對具有鰭狀附肢的機器人在沙中的運動方式仍知之甚少。在進行了大量的模擬和測試後，研究團隊最終確保了機器人的錐度身體設計和鏟狀鼻子。
設計挑戰
研究人員發現這款機器人可以透過監測翼狀附肢運動產生的扭矩變化來檢測障礙物。它可以檢測到身體上方的障礙物，但無法檢測到下方或正前方的障礙物。為了讓機器人能夠保持在沙中的水平深度，研究人員在機器人鼻子的兩側設計了稱為“地殼板”的兩層箔狀結構，以控制升降力，因為機器人鼻子有向上指向表面的趨勢。研究人員在實驗室的一個長 5 英尺的水槽以及距離加州大學聖地亞哥分校附近的 La Jolla Shores 海灘進行了該機器人的測試。他們發現這款機器人在濕沙中的速度變慢，因為濕沙提供更大的阻力。下一步研究的目標包括提高機器人的速度，並使其能夠實際鑽入沙中，而不僅僅是從沙中挖出。
結論
這款受小海龜啟發的機器人的開發提出了對於在沙中運動的挑戰性問題的解決方案。透過觀察海龜幼體的鰭狀附肢，研究人員成功地改進了機器人遊泳和挖掘的能力。這項技術的潛在應用範圍包括糧倉檢查、土壤污染測量、海牀挖掘、外星探索和搜救等領域。然而該機器人仍然需要進一步的改進，以提高速度和適應不同的沙質環境。隨著科技的不斷發展，這種受海洋生物啟發的機器人有望在未來的科研和實際應用中發揮更大的作用。
