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中国海洋大学海豚仿生机器人获全国特等奖
作者:史鉴 来源:蓝睛2017年9月5日 发布时间:2017年09月05日 点击数:
   

    海豚,相信很多人在海洋馆里都见过,但是机器海豚您见过吗?最近,中国海洋大学工程学院的学生们就设计出了一款海豚仿生机器人,一举夺得全国海洋航行器设计与制作大赛的特等奖。

    不知道您看出来了没有,眼前这只正在欢快游动的小海豚其实是一只机器海豚,它是由中国海洋大学工程学院的大学生们自主设计完成的,在刚刚结束的第六届全国海洋航行器设计与制作大赛中,这款机器人一举摘得特等奖。

    中国海洋大学工程学院学生何欢 :我们通过研究海豚的运动方式和它的外观,以及它的生活习性,还有它的内部结构,去制作了这样一款仿生海豚机器人。

    所谓海豚仿生机器人,就是完全按照真实海豚的比例、体态以及运动方式进行机器人仿制。为了让仿生海豚更加逼真,海大工程学院的学生们首先到海洋馆实地观察,随后又查阅相关纪录片,利用电脑软件构建出一个小海豚的3D模型,最后设计团队又对海豚运动时的身体进行参考点扫描,模态分析,利用数学建模和计算,确定了海豚机器人的运动方式。

    中国海洋大学工程学院学生何欢 :海豚的这种运动方式称为背腹式运动,它是海豚身体的后三分之一部分的尾巴,上下大幅度摆动,来提供上前的动力,我们把它这个运动简化为两个关节,第一个是主动关节,它有一个多肌在动,第二个是从动关节,通过这样的方式,我们就可以完成,像真实海豚一样,在水中游泳的动作。

    海豚作为海里的高智商哺乳动物,在游动的时候,它的尾巴是上下摆动,而非其他鱼类那样左右摆动,这也成为了仿生海豚与其他仿生鱼类相比最大的优势。

    中国海洋大学工程学院学生何欢:上下摆动它有一些普通鱼类没有的优点,就是它可以更好地完成上浮下潜的动作,以及甚至做出一些跃出水面的动作,比如说它在中心调节的时候,它可以把它重心调节朝上,之后通过快速摆动后摆的尾巴,然后它就可以完成跃出水面的动作。

    这个仿生小海豚之所以能自由地在水中俯仰翻滚,关键是设计团队在内部装上了四个水囊,通过单片机控制阀门和水泵,仿生小海豚可以完成重心在前后左右四个方向的变化。

    中国海洋大学工程学院学生何欢 :这边有两个,这边有两个,四个水囊,中间装的都是水银,他通过水泵和电磁阀来控制水银的交叉式输送,这样我就可以把前半部分的水银输送到后半部分,这个时候它的姿态就是这个样子的,它是一个上浮的姿态,我们也可以把它左边的水银输送到右边,这个时候它就是一个横滚的姿态,横滚姿态属于转向辅助,上浮下潜的姿态就是前后调节来完成的。

    通过这些巧妙的设计,机器人就可以像真的海豚一样在海底畅游。这只仿生小海豚可以通过遥控器进行控制,完成操控者的各种要求,也可以独自行动,完成水下任务。

    中国海洋大学工程学院学生何欢 :它可以通过头部的摄像头,去识别水中的环境,通过声纳去检测障碍物的距离,从而完成智能避障,以及自主巡游等动作。

    相对于其他传统的水下探测机器人,海豚仿生机器人模拟真实的海豚完成勘测、搜索、救援、侦查、巡逻、排雷等任务,比以往水下机器人更高效、更隐蔽、更灵活。在科研勘探,军事侦察领域发挥重要的作用。

    中国海洋大学工程学院学生何欢:之后的话,我想给它再加更多的自由度,让它的头部,让它的嘴巴也可以张开,头也可以转动,让它仿生度更高,完成一个就是以假乱真的状态。

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编辑:林珍    责任编辑:林珍

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