來自愛荷華大學的研究人員發展出一種新的方法，旨在提升水下載具的效率與靈活性，這一創新靈感來自於章魚。在最近的一項研究中，團隊對一種小型水下水翼進行改造，添加了一系列捲曲的導線。當這些導線被激活後，在流動的水中會展開，從而減少阻力並增加升力。這一成果使得該載具能夠在挑戰性的水下環境中更平穩地移動，同時消耗更少的能量。
這項技術的重要性不言而喻，因為水下載具的應用日益廣泛，涵蓋了離岸能源、海洋探測及環境監測等行業。目前的設計往往面臨著阻力大、能耗高以及在狹窄空間中移動受限等問題。通過向自然界中最靈活的游泳者——章魚學習，研究人員希望能克服這些挑戰，使水下機器的能力、適應性與可持續性得到提升。機械工程博士生Rabiu Mamman表示：“這項研究可以幫助提高無人水下載具的效率，利用低成本的人工肌肉，這些肌肉的設計受章魚肌肉運動的啟發，能夠節省能源並改善水上載具的可攜性和靈活性。”
該研究來自愛荷華大學機械工程系副教授Caterina Lamuta的實驗室。她的團隊專注於模仿章魚的皮膚、肌肉和組織，尋找合適的設計靈感。這一設計靈感源自章魚使用的papillae，即一組小型肌肉，當水流變化時可改變其運動。Lamuta的團隊用扭曲的“扭曲螺旋人工肌肉”實現了這一能力，這些合成的線圈可以隨意展開。在研究中測試的水翼上裝載了兩排這些線圈，每排均由稱為驅動器的小型電動馬達提供動力。當在不同速度的流動水中進行測試時，改造後的水翼產生了多達30%的升力，同時減少了高達10%的阻力。這使得載具即使在對抗水流時也能保持控制和穩定。
這項研究被認為是首個由扭曲人工肌肉驅動的水下流動控制裝置的演示，代表了水下機器人技術的新方向，生物靈感可能會導致更靈活和更高能效的機器。Lamuta強調了這項技術的廣泛潛在應用，水下無人機未來可能使用類似的附肢進入狹小空間，無損地探測脆弱的生態系統，或者在難以到達的區域進行維修。這項研究獲得了美國海軍研究辦公室的資助，該辦公室支持可能推進海軍技術的研究。通過這一概念的證明，團隊展示了章魚的啟示將如何幫助塑造水下探測的未來。這項研究的成果已發表在《Robotics Reports》期刊上。
