海洋微塑料鏟除機器人目前仍處于研究和開發(fā)的早期階段，尚未在大規(guī)模商業(yè)市場上得到廣泛應用，大多數(shù)海洋微塑料鏟除機器人項目仍處于研究和實驗室測試的階段。

　　隨著對海洋污染和塑料問題的日益關注，一些創(chuàng)新的機器人技術和設計理念已經(jīng)涌現(xiàn)在海洋清潔領域，其中包括采用先進的傳感器技術、人工智能和自主導航系統(tǒng)等，更準確地定位和收集微塑料。

　　而機器人形態(tài)也發(fā)生了較大改變，為適應不同的海洋環(huán)境，小尺寸軟體機器人成為了主要的研究方向。同時為了機器人更有效地在海里工作，采用高效的能源存儲和利用可再生能源技術，以減少對外部電源的依賴也是海洋清潔機器人的重要進步之一。

　　目前，海洋中的塑料清理設備主要采用拖網(wǎng)或搬運的方式，用于收集和清除水中新增的塑料顆粒。

　　然而，這些設備存在一個問題，即它們無法有效地回收微塑料，因為微塑料的尺寸相對較小。這些微小的塑料顆?？赡鼙晃?，并最終進入海洋生物的組織，從而進入食物鏈。這種現(xiàn)象不僅可能對生物健康構(gòu)成問題，還有可能對人類的食品產(chǎn)生潛在的影響。

　　啟發(fā)源自蝸牛的獨特行為

　　該研究團隊的靈感來源于夏威夷蘋果蝸牛(Pomacea canaliculate)，一種普通的水族蝸牛，主要棲息在淡水環(huán)境中，如湖泊、池塘和河流。夏威夷蘋果蝸牛通常呈褐色或金色，其螺殼呈扁圓形，具有獨特的螺旋紋路，成年個體的螺殼直徑可達幾厘米，而身體呈圓錐狀。

　　這種蝸牛通過其靈活的腳的波動產(chǎn)生流動，以驅(qū)動水面流動，從而吸入漂浮的食物顆粒?？的螤柎髮W研究團隊對蝸牛的這一獨特行為進行了深入研究，并將其原理應用于海洋清潔機器人的設計中。

　　機器人原型可以采用了3D打印技術制造的柔性片材，具有類似于蝸牛腳部的螺旋結(jié)構(gòu)，這種柔性結(jié)構(gòu)使得機器人能夠適應水面的不規(guī)則形狀，并更容易穿越各種環(huán)境，包括微塑料聚集的區(qū)域。

　　研究團隊的設計部分參考水下蝸牛通過其靈活的腳26、27上的波動產(chǎn)生流動的能力的啟發(fā)，在波動器上產(chǎn)生行波。

　　盡管在封閉空間內(nèi)，移動邊界是一種常規(guī)策略用于在液-氣界面附近驅(qū)動流動，但波蕩器的運動卻呈現(xiàn)出意外的結(jié)果：泵送并不與波速成正比，隨著波速的增加，我們觀察到表面浮子的平均運動呈非單調(diào)變化。

　　通過詳細測量速度場并結(jié)合潤滑理論的分析，研究團隊發(fā)現(xiàn)了毛細管、重力和粘性力之間耦合問題在界面流體動力學中的作用，非單調(diào)流動直接取決于界面是否保持平坦或與波蕩器相位一致。

　　通過理論分析計算，團隊成功預測了最大化泵浦效果的最佳波速，且該預測與實驗結(jié)果高度吻合。

　　海洋機器人的未來之路在何方?

　　盡管理論上模擬蘋果蝸牛的方法可以解決海洋中微塑料的清潔工作，但海洋中運行的機器人仍存在某些技術的限制。

　　其中，能源的供給就是擺在面前較大的問題之一。

　　由于海洋環(huán)境中的長時間運行，海洋機器人通常依賴電池作為主要的能源源，電池壽命短容量低可能導致機器人無法完成長時間任務，需要頻繁充電或更換電池，增加了維護成本和操作復雜性。

　　而海洋中的機器人難以直接獲取電源，因此需要設計有效的能源充電或補給系統(tǒng)。

　　同時海洋機器人通常配備各種傳感器和通信設備，如何跨越水介質(zhì)的障礙，和陸地上的操作者們實現(xiàn)實時有效的通訊連接，使機器人更好地被控制，也是目前水中機器人需要迫切解決的問題。

　　但總體而言，這個受蝸牛啟發(fā)的機器人原型代表了科學家們在應對全球環(huán)境問題方面的新嘗試，形態(tài)和運動原理是目前最容易針對水中機器人做出提升的方面。未來，仍需要更多領域的團隊共同奉獻力量，才能使海洋清潔機器人實現(xiàn)商用。