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中科院自动化所研发仿生水母,能在水下自由穿梭
发布时间:2019-08-14 15:16:24| 浏览次数:

中科院自动化所研发仿生水母,能在水下自由穿梭

世界无人系统大会 


导读

近日,由中国科学院自动化研究所俊志研究员担任通讯作者的论文发表在了SCIENCE CHINA Information Sciences期刊上,该团队研发出一条能够在水下自由穿梭的水母,形象逼真,甚是可爱。


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研发一只能够在水下任意穿梭的仿生机器鱼,一直是很多科学家的梦想。而且近年来,层出不穷各种各样的仿生鱼也个个身怀绝技,将真鱼的形态模仿的惟妙惟肖。


而在神奇的海底世界,还有一种更加可爱的生物,那便是水母,他们大多通体透明,通过腔体的收缩与扩张,实现了高效、灵活的喷射式推进,也成为很多仿生学家争相模仿的对象。


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在仿生水母领域,最出名的莫过于德国知名企业FESTO研发的超大型仿生水母。只不过这只水母和真正的水母不尽相同,它是仿照水母的推进方式,将这款机器人应用到了在空气中漂浮。


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近日,来自中国科学院自动化研究所的俊志研究员及其团队,便研发出了一款能够真正在水里游泳的仿生水母。


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虽然其表面上看上去做工还略显粗糙,但确实也将水母模仿的惟妙惟肖了。最为关键的是,它完全模仿了水母的推进方式,实现了其三维空间的游动及姿态自主调整。


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据介绍,虽然仿生水母很早就吸引国内外学者的关注,但是多年以来的研究还是存在很多弊端,比如,水母的速度较慢,灵活性较差。对未来实际应用存在很大挑战。


喻俊志研究院课题组研究的新型水母,较之前的研究在机构和控制方面都取得了很大进步:


在机构设计方面,他们采用多连杆机构设计了仿生机器水母,来模仿水母腔体的收缩和扩张运动。


该款仿生机器水母腔体高138 mm,重8.2 kg。四个多连杆机构呈中心对称地分布在仿生机器水母中心线四周,并附粘一圈橡胶外皮以形成密闭的腔体。通过多连杆机构的运动带动外皮收缩和扩张,实现仿水母式喷射推进。


此外,为增加三维机动能力,该项研究在仿生机器水母机构设计中增加了重心调节机构。利用该机构调整配重块的位置,实时调整仿生机器水母的三维姿态。


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在运动控制方面,该项研究提出了基于强化学习的仿生机器水母姿态控制方法,通过构建基于Q学习的仿生机器水母姿态控制器,使仿生机器水母具有自主学习并完成姿态控制的能力。通过一系列仿真及水池实验证明了所提方法的有效性。


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以下是该仿生水母测试时的视频:




研究相关的论文题目为:“Design and attitude control of a novel robotic jellyfish capable of3D motion”。

原文链接为:

http://scis.scichina.com/en/2019/194201.html

(文章转载来源 "机器人大讲堂",版权归原作者所有)

 
 
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