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        仿生學-利用超聲波實現無碰撞游動

        更新時間:2023-05-09 點擊量:445

        水下機器人 BionicFinWave 穿過管道系統

               海豚和領航鯨能夠在黑暗渾濁的水中找到前行之路,這是因為它們有天然的回聲探測器。潛水艇同樣利用超聲波技術進行定位。超聲波傳感器可計算距離,甚至是到透明材料和水下的距離。BionicFinWave 集所有這些特性于一身。由于安裝有超聲波傳感器,這款仿生水下機器人可順利穿過由丙烯酸玻璃制成的管道系統,而不會發生任何碰撞。

                超聲波傳感器向目標物體發射高頻聲波,隨后目標物體會以回聲形式反射聲波。傳感器接收這些信號,并通過計算回聲返回的時間間隔計算距離。使用這種測量原理可以計算距離,并判斷自身的位置。通過鰭片起伏運動,水下機器人 BionicFinWave 可以利用這種技術穿過透明管道系統,而不會發生任何碰撞。其頭部的五個超聲波傳感器和慣性傳感器技術可持續測量與墻壁的距離和其在水中的實際方向。處理器分析這些數據,并用它們判斷管道系統的轉彎位置。它控制鰭片,使 BionicFinWave 盡可能在中心游動,而不會撞到管壁。

        鰭片起伏運動

              BionicFinWave 使用其兩個側鰭移動。它們會產生連續波,即所謂的鰭片起伏運動。野生海扁蟲、烏賊和尖吻鱸都是以這種方式在水中游動的。隨著鰭片的起伏運動,這些魚將水推向身后,由此產生向前的推力。

        靈活的硅膠鰭片

              BionicFinWave 上的鰭片由硅膠制成,沒有任何支柱或其他支撐元件。因此,其柔韌度很好,可以真實地再現其生物模型的流暢波形運動。左右兩側的兩個鰭片分別固定在九個偏轉角為 45° 的小型杠桿臂上。杠桿臂由位于水下機器人機體上的兩個伺服電機驅動。兩個相連的曲軸將動力傳遞至杠桿,使兩個鰭片能夠單獨移動。因此,它們可以產生不同的波形。

               例如,遇到轉彎時,外部鰭片的移動速度要快于內部鰭片,與挖掘機的鏈條同理。BionicFinWave 頭部的第三個伺服電機用于控制機體的彎曲,使其能夠上下浮動。曲軸和接頭均采用一體成型 3D 打印工藝制造,因此十分靈活和柔軟。

               BionicFinWave 安裝有超聲波傳感器,因此可無碰撞地穿過管道系統.



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