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浅谈复合式水下仿生机器人

2018-04-16 12:17    

现在的软体机器人大部分以柔软的硅橡胶为材料,这使得仿生机器人能在障碍物之间穿行而不会造成严重的损害。然而在电池以及其他用于电子控制的电子部件上一直难以找到合适的替代材料,因此难以做到全柔性结构。

此前,也有MIT的研究人员尝试放弃传统的机电驱动方式,通过在仿生鱼尾鳍部分注入二氧化碳,替换之前以关节加马达驱动的设计,也使得机器鱼变得更有爆发力,在喷射气流的同时使能在瞬间完成100度的转向。不过由于鱼身装载气体有限,目前该机器鱼在水下的持续运动时间仅为几分钟。

类比生物体消耗糖类产生能量,可以利用海水之中丰富的化学物质或者就和水反应,比如说在机器人内部放入钠和减缓反应激烈程度的催化剂,在机器人体内设置恰当的逻辑系统以及流体驱动系统,这样控制气体的流速以及反应的剧烈程度。使用喷气推进技术,主要用于转向以及加速。

仿生材料使用人造肌肉结构,在软体材料内部制造真空,实现了人造肌肉的收缩而非膨胀。这种新型的人造肌肉更加接近天然肌肉的运动模式,并且由于收缩运动没有因充气过度而爆炸的危险,这种人造肌肉也更加安全。同时仿造乌贼的生理结构,达成内外水压平衡。这种复合式的运动方式无疑会大大加强仿生机器人的灵活性,促使其适应海洋的复杂环境,应对突发状况。

此外,该机器人还应当能效仿鱼类的逃避反应,它的结构类似海豚,但是使用的喷气推进技术类似于水母和鱿鱼;为了研发具有肌肉的鱼形机器人。需要研发特殊的制动器。还有中枢模式发生器,这将使鱼形机器人对外界刺激做出反应从而在关键任务中做出重要决策。

章鱼运动皮层的特定区域并不对应身体的特定部位,每个区域在不同时间控制不同部位;而且许多运动不是受大脑控制而是受外围神经控制,章鱼大脑发出一条一般性的指令,触手计算出具体的信号,就好像分时操作系统。仿生机器人的神经系统也可以仿照这种结构研制。

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