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可模擬人造肌肉 運送珊瑚礁等生態系統周遭廢棄物 水母機器人 清海底垃圾新助力

編譯/韋士塔

地球表面有70%被海洋覆蓋,人類依賴海洋獲取食物或謀生,通連各地的水域也是人們前往世界各地的重要運輸及貿易途徑。然而,工業化時代開始,人類活動對海洋的傷害持續加劇,讓海洋受工業廢棄物、垃圾、塑膠及船隻產生的廢物汙染。

隨著保育意識升高,世界各國的環保人士高聲疾呼保護海洋,科學家們也致力研發各種解決方案,以消除海洋中數量龐大的廢棄物,尤其是堆積在珊瑚礁等脆弱生態系統周圍的垃圾。

對付海底垃圾的策略之一是動用機器人,位於德國的馬克斯普朗克智慧系統研究所(Max Planck Institute for Intelligent Systems),已開發出一種外觀有如水母的機器人「Jellyfish-Bot」,能在海底收集廢棄物。

研究團隊在發表於《科學進展》(Science Advances)期刊的報告表示,這款創新機器人有助緩解日益嚴峻的海洋垃圾危機;據科學家推算,70%海洋垃圾會沉至海底,其中60%是塑膠廢棄物,需要數百年才會自然分解;因此,研究團隊著手開發能收集垃圾並把這些廢棄物帶上陸地的機器人。

參與這項研究的周亨俊(Hyeong-Joon Joo,音譯)表示,他們研發的水母機器人體積,約與人類的手掌相當,並搭載電動液壓致動器(electrohydraulic actuators),可模擬人類肌肉的動作。研究團隊把這些人造肌肉稱為「HASEL」,能夠收縮、擴張,有如水母般在海洋中移動,並準確收集各種碎片。

研究團隊表示,目前的水下機器人體積非常龐大,且結構堅硬,無法在較複雜、隨時有變化的環境中進行探索及採樣;此外,水下機器人運作時,馬達或液壓泵會產生噪音。研究團隊觀察海洋生物後,發現水母造型的機器人非常適合用來收集海底垃圾。

報告指出,水母機器人使用電動液壓致動器,幾乎沒有噪音,並在這些人造肌肉外部安裝氣墊及各種有彈性的防水零件;水母機器人游動時,能在周圍產生水流,沿途捕獲物體,將垃圾運送到地面回收;此外,這種機器人也能收集魚卵等脆弱的生物樣本。

水母機器人的原型機問世後,研究團隊在池塘裡進行初步測試,結果相當理想;水母機器人的移動速度約為每秒6公分,可以單獨運作,也能讓多具機器人同時執行任務。

Jellyfish-Bot機器人運作時不需消耗太多能源,此外,水母機器人的聚合物材料均為環保材質,即使在海中受損破裂,也不會影響人類或海洋生物的健康。

水母機器人目前仍需透過有線操控,研究團隊下一階段的目標是整合電池、遠距連線等功能模組,進行無線操控;研究團隊樂觀表示,近期內將可大幅提升水母機器人的靈活度,最終目標是讓這項裝置大量生產,協助清理世界各地的水域。

12 06 2023

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