智能鱿鱼机器人可从水中跳出并实现短时间飞翔 | 广东省智能创新协会

发布日期:2019-06-29 10:00
动物有很多创造性的方式在水中移动,智能机器人正在偷学它们的游泳技巧。



大多数水下智能机器人使用两种方式。第一种方式是螺旋桨,第二种方式是鳍。但动物向我们表明,有更多种类的水下运动,可能为机器人提供独特的游泳方式。我们看看ICRA今年发表的两篇论文,其中展示了由生物启发的水下机器人以创造性的新方式移动:喷射动力的鱿鱼机器人可以跳出水面。


鱿鱼机器人在(a)开放和(b)折叠状态下的原型。软鳍片和臂由气动执行器控制

这种来自中国北京航空航天大学的 “鱿鱼状水上飞行器” 仿照鱿鱼飞行模仿。真正的鱿鱼,除了美味外,还使用喷水推进自己,这些喷射器足够强大,以至于一些鱿鱼不仅可以跳出水面,而且通过在空中继续喷射可以在短时间内实现受控飞行。飞行阶段通过使用鳍作为手臂和翅膀来延长飞性时间,并产生一定的升力。真正的鱿鱼使用这种多模式推进力来逃避掠食者,而且速度也很快--鱿鱼可以在空中加倍其正常游泳速度,每秒最多飞行50倍的自身体长。

鱿鱼机器人主要由压缩空气提供动力,它储存在鼻子的圆筒中。翅片和臂由气动执行器控制。当机器人想要在水中移动时,它打开一个值以释放适量的压缩空气; 立即释放空气产生足够的推力,使机器人鱿鱼完全从水中射出。

而同样使用了仿生设计的RoboScallop是一款“双壳激发游泳机器人”,来自EPFL的可重构机器人实验室,由Jamie Paik领导。真正的扇贝,除了美味外,还可以通过打开和关闭它们的外壳来推动自己,从背面产生喷射水。通过缓慢地重复打开它们的壳然后快速关闭,扇贝可以靠它们身体内部的运动方式产生向前推力。相对于像鳍或旋转螺旋桨这样的东西,扇贝简单而坚固,特别是当你缩小或开始观察大群机器人时。



EPFL的研究人员研究了真实扇贝的形态和功能(上图a)来设计它们的机器人扇贝(上图b),它由两个连接在铰链上并由柔性弹性膜包围的壳组成。机器人和动物都能快速游动,周期性地打开和关闭它们的壳体以产生用于推进的喷射水流。当机器人外壳打开时,水通过铰链附近的后开口被吸入体内。当贝壳快速关闭时,水被迫离开,从而推动机器人前进(上图c)。

RoboScallop原型机的重量为65克,最高移动速度可达每秒16厘米。虽然RoboScallop还没有方向引导功能,但真正的扇贝可以通过喷射更多的水来改变方向,而RoboScallop未来也应该能够做到这一点。