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

THE MERIT TIMES

編譯／韋士塔 2023-06-10

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水母機器人功能多樣，能靈活收集海底廢棄物。圖／網路

科學家以水母為靈感，開發可靈活運作的機器人。圖／網路

創新水母機器人，能收集魚卵等生物樣本。圖／網路

科學家開發水母造型機器人，清除海底垃圾。圖／網路

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。

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