软体水袋原理是一种仿生学原理,是指某些动物体内具有类似水袋的结构,能够通过改变这个“水袋”的大小和形状来实现运动或者行走。这个原理最早应用于机器人设计中,在工程领域也得到广泛应用。

软体水袋原理(软体水袋图片)
以蚯蚓为例,它的身体里面含有流质黏液和硬壳子肌肉组成的长管道。当它需要移动时,就会收缩其中的某段管道使之向前延伸,此时该部位周围其他位置则松弛下来;接着又放松该位置、紧缩新的部位并不断重复以上过程以达到行走目的。由此可以看出,“软体水袋”虽然没有骨骼或轮胎等硬件装备,但却能够非常自如地进行各种转换及扭曲变形而顺利完成任务。
仿生学家在后续研究中发现,“软体水袋”具有以下特点:
1. 系统稳健:因为结构简单、初始状态无需很精准掌握,则其可靠性较高且修复简单效率高,并对环境适应性强;
2. 运动灵活:由于柔性永远优于刚性,所以具有很高的活动能力、适用范围广且能应对复杂地形场景;
3. 体积轻便:由于其不需要太多附加物质,因此重量较轻,在微型机器人等领域尤其表现出了一个巨大优势。
“软体水袋”原理可以在各种工程和科技领域得到应用。如制造疲劳装置、利用类似效果在建筑结构中进行抗震设计或开发更小、可实现长时间操作的医学器械(例如内窥镜)、模仿生命状态通过路径探索等。这些都是该原理会带来巨大优势及运用前景的开篇。
