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研究人员利用仿生学和3D打印开发机器鱼

导读: 研究人员受鲤鱼启发,最近发表了一篇关于他们使用3D打印、机器人和仿生学开发自主水下航行器(AUV)的“智能仿生机器鱼设计与制造”的论文。

研究人员利用仿生学和3D打印技术开发机器鱼

3D打印机器鱼原型

我们都知道,3D打印机器鱼具有各种应用,如:水下数据采集、水中毒素检测、研究和鱼类保护,甚至作为家庭宠物等。来自土耳其菲拉特大学的一组工程研究人员正在使用仿生设计为不同的海洋应用提供灵活的解决方案,如观察生物、检查水下资源、发现和防治污染、海岸线安全、测量淹没区域和管道故障检测等。

研究人员利用仿生学和3D打印技术开发机器鱼

3D打印机器鱼详细机械配置

据悉,研究人员受鲤鱼启发,最近发表了一篇关于他们使用3D打印、机器人和仿生学开发自主水下航行器(AUV)的“智能仿生机器鱼设计与制造”的论文。

在设计3D打印仿生机器鱼时,需着重考虑的是其身体结构和游泳模式,因此研究人员花了很多时间进行观察和研究。据研究表明,超过85%的鱼是通过弯曲身体或尾鳍(也称为BCF)进行游泳,而其余鱼则用奇鳍或胸鳍(MPF)进行游泳。

研究人员利用仿生学和3D打印开发机器鱼

一段时间内鲫鱼向前和转泳模式说明图

“机器鱼设计有两种方法。首先是仿生设计,它具有一定的要求,例如尾部的大小和关节数量,以提供身体行波,以及能够控制重心保持在一定深度。”研究人员写道。“第二种设计方法仅使用鱼类的运动效果。”

研究人员利用仿生学和3D打印技术开发机器鱼

机器鱼原型的自主游泳性能

据了解,菲拉特大学的机器鱼原型复制了BCF型游泳模式及其推进式伺服电机驱动尾部机制,它还具有前部、刚性、鱼雷形状的主体,用于容纳所有传感器和电子设备,当然,还有重心(CoG)控制机构,用于上下移动。

因为机器鱼在游泳时需要能够感知环境中的静态和动态物体,所以研究人员在它们身上添加了三个夏普红外距离传感器,重量约为3.1千克,长约500毫米,宽76毫米,高215毫米。

研究人员利用仿生学和3D打印技术开发机器鱼

前瞄准器和瞄准角设计

这项研究提出了基于生物游泳启发的智能机器鱼原型(i-RoF)的仿生设计和制造,以执行现实世界的探索和测量任务。为了测试安装部件的密封性能,研究人员在测试池中运行了6小时。

未来,研究人员将围绕使用不同的控制结构检查3D打印机器鱼原型的闭环控制性能,以及测试其在不同水道中的游泳能力。

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