用于海洋探索的活体水母机电增强

海洋绝大部分体积仍未被探索，部分原因在于现有机器人平台的垂直范围与测量时长受限。鉴于气候变化对海洋物理与生物地球化学的影响加速，对能在更快时间尺度上测量更多海洋的新工具的需求正变得迫切。受水生生物启发或由其赋能的机器人平台，有潜力补充传统海洋探索技术。近期工作证明了通过植入微电子直接刺激活体水母肌肉组织的可行性。我们呈现一种生物混合机器人水母，其利用此外部电游动控制，同时采用 3D 打印被动机械附件来流线化水母外形、提升游动性能并显著增强有效载荷能力。我们建造了一座六米高、13600 升的盐水设施，以测试生物混合机器人水母超过 35 倍体长的垂直游动能力。我们发现，外部游动控制与机械前体的结合使游动速度提升至天然水母运动的 4.5 倍。此外，该生物混合水母可携带达水母身体体积 105% 的有效载荷。所加载荷降低了生物混合机器人相对于天然水母的周期内加速度，可利于机载传感器更精确测量。与现有机器人探索工具相比，该平台廉价、高效，且受益于水母广泛的天然栖息地。这些生物混合机器人所展现的性能，提示了拓展机器人工具集以全面监测变化中海洋的机遇。