【前沿技術】高遊速仿生機器魚

2020-12-06 騰訊網

---------- 獲取更多信息，請關注我們----------

受美國國防部多學科大學研究計劃資助，維吉尼亞大學與哈佛大學合作，研製出仿黃鰭金槍魚和大西洋鯖魚的機器魚，並研究了其高頻擺尾下的速度和力量。

圖1 機器魚設計圖

魚類的擺尾頻率為0.1~20Hz，遊速超過20體長/s。然而，大多數仿生機器魚的擺尾頻率為0.25~3Hz，遊速僅0.25~1.5體長/s。即使提高機器魚的擺尾頻率，遊速通常也小於1體長/s，且功耗較高。為了研究高擺尾頻率下機器魚的動力學特性，研究人員研製出仿黃鰭金槍魚和大西洋鯖魚的機器魚。該機器魚質量為0.306kg，長255.3mm，寬49.2mm，高67.8mm，與幼年金槍魚和成年鯖魚體型相仿，主要由頭部組件、中央執行區和尾鰭組件構成。研究人員通過去掉除尾巴外的所有鰭，以重點分析機器魚身體和尾部對運動性能的影響。研究發現：機器魚最大擺尾頻率達到15Hz，遊速為4體長/s；在寬擺尾頻率範圍內，機器魚魚身的線運動學特徵與頭節魚類似，但尾鰭的運動特徵不同，這是由於機器魚使用的是剛性尾鰭；隨擺尾頻率增加，運輸成本（能耗/遊速）與魚身長度呈U形關係。當電池組能量為10Wh，機器魚遊速為0.4m/s時，可續航9.1km；遊速為1.0m/s時，則可續航4.2km。

這種機器魚可用於國防、海洋資源勘探、基礎設施檢測等。

（藍海星）

文章推薦

想了解更多國外國防戰略、軍事工業、裝備發展、前沿技術相關研究，請關注藍海星智庫微信公眾號：SICC_LHX

歡迎轉載，轉載請註明出處。

相關焦點

  • 南科大研發出遊泳最快的仿生機器魚,破了金氏世界紀錄
    仿生機器人技術是近年來機器人方面最熱門的研究領域之一，通過借鑑自然生物的構造、機理與表徵特性，探索機器人設計和控制的未知，不斷創新探索機器人研究的全新可能性。　　仿生機器人技術研究涉及軟材料、機構設計、仿生學、微電子、控制和計算機科學等多個相關學科。
  • 北大教授謝廣明:以自然為師,打造智能仿生機器魚
    北京大學工學院謝廣明團隊，基於人工側線系統的仿生感知技術，讓仿生機器魚能夠感知周圍流場環境的變化，從而估算自身與流體的相對速度，以及和同伴之間的相對位置關係。本文是對謝廣明教授專訪。 來源|人工智慧人物 為什麼要研究像魚一樣的機器人？
  • 仿生智能機器魚成功遊過維港
    「創交會」上演示的仿生機器魚。智能移動住宿品牌「微宿」受到關注。信息時報記者徐敏攝信息時報訊（記者成小珍通訊員馬學濤秦夢婷）昨日，2019中國創新創業成果交易會（以下簡稱「創交會」）在琶洲廣交會展館隆重啟幕，會上首次舉辦了中國科學院專利技術成果拍賣會。據悉，創交會特設了「粵港澳大灣區專區」，集聚來自粵港澳大灣區城市群的展覽項目超500項。
  • 深港高校聯合研發出世界上50米遊得最快的仿生機器魚
    鄧蘇　攝中新網深圳3月2日電(鄭小紅 鄧蘇)南方科技大學(簡稱「南科大」)2日向此間媒體透露，該校工學院機械與能源工程系教授王崢課題組與香港大學合作開發的仿生機器魚VAYU Fish(簡稱「VAYU」)，近日以26.79秒的成績創造了「機器魚50米最快遊泳」世界紀錄，並獲得《金氏世界紀錄》認證。
  • 2019創交會廣州開幕 仿生機器魚等吸睛
    在水中遊動的仿生機器魚　沈釗　攝中新網廣州6月21日電 (沈釗)中國創新創業成果交易會(以下簡稱「創交會」)6月21日-23日在廣州廣交會展館舉行，記者21日在中國科學院地展位看到，一條仿生機器魚在水池裡靈活地遊動，引得往來客商嘖嘖稱奇。
  • 北京大學工學院教授謝廣明-智能仿生機器魚 | CCF-GAIR 2018
    北京大學工學院謝廣明教授於仿生機器人專場做了第二場報告，題為「智能仿生機器魚」。謝廣明教授對自己目前的研究進行了簡單介紹。雷鋒網(公眾號：雷鋒網)對演講內容做了不改變原意的整理，演講全文如下。水下仿生機器人的研究具有重大意義，它的應用前景非常廣泛。所謂仿生機器人就是具有生物特徵和功能的機器人，我們的主要研究項目是智能仿生機器魚。
  • Robosea推出仿生機器魚BIKI
    Robosea 是一家專門從事高精度開發的技術公司，而他們主要也是在研發水下自動化設備。現在，這個團隊就為我們介紹了一款 BIKI 水下無人機，它是第一個可以捕獲「神奇時刻」的仿生機器魚。BIKI還配置了ABS防爆技術和耐候性技術，所以，無論水下溫度如何變化、或者處於腐蝕性海洋環境或者長期的陽光暴曬，這個仿生機器魚都能始終保持一個完美的狀態。
  • 好強大的仿生機器魚!這才是真正的黑科技!智能環保又實用!
    仿生機器魚是屬於仿生機器人學的範疇，因此它涉及到機電、材料、流體力學、控制、能源、生物、通訊等學科。對它的研究可以帶動相關學科的發展，同時由魚類運動的特點還決定了仿生機器魚在一些特殊的領域具有不可替代的作用，仿生機器魚啊就是仿照魚鰭的運動原理讓自身動起來，它在水中的表現也是讓人眼前一亮！
  • 首條海洋仿生機器魚2843個零件組成
    目前，全世界的研究人員都在研製外形和功能均與水生動物類似的仿生機器人，原因在於：這些靈感來自於大自然的機器人工作效率通常要高於機器人家族其它更為呆板和笨重的成員。　　2.寶石般的機器魚寶石般的機器魚(圖片提供：Adrian Dennis, AFP/Getty Images )　　照片於2005年10月7日在倫敦水族館拍攝，一名兒童正在饒有興趣地觀看一條好似寶石般的機器魚。不久之後，5條類似的機器魚將被部署到西班牙海岸，執行搜尋水中汙染物的巡邏任務。
  • 從一條「機器魚」看科技自立自強| 我們的「十四五」
    今天，我們從一條「機器魚」的故事說起。 2015年，北京大學工學院博士熊明磊給自己的求學生涯按下「暫停鍵」，開啟了創業之路。他的目標是專注於水下藍海，做出一條理想的「機器魚」。 「機器魚」是一種水下仿生智能設備，可用於潛水運動、水下攝影等消費場景，亦可用於水下救援、汙染防治等行業領域。
  • 浙大造軟體機器魚 遊出「菲爾普斯速度」
    浙大軟體機器魚身長9.3釐米，體重90克，最大遊速每秒6釐米，按距離身長比相當於小魚「清道夫」的遊速。無負載最大遊速達到每秒13.5釐米，按距離身長比相當於菲爾普斯的遊速。軟體機器魚外形酷似蝠鱝（鰩魚的一種，人稱「魔鬼魚」），比一枚雞蛋略重。博士生李國瑞將它投到魚缸中，它就如真魚附體，撲扇著「兩翼」划水前進。可是翻遍全身，記者也沒在它身上找到螺旋槳或電機之類的部件，就一塊扁平的矽膠。這讓它怎麼動？「它有肌肉——電子肌肉。」通訊作者李鐵風指著它柔軟的「肚皮」說，這是機器魚的核心部件。
  • 上海海洋大學:師生聯合攻關 造出仿生魷魚
    在日前落幕的第十六屆「挑戰杯」全國大學生課外學術科技作品競賽上，由上海海洋大學機器魚創新團隊研發的「面向水下探測與魚群誘集的柔體仿生魷魚」項目獲得一等獎，創造了團隊在「挑戰杯」獲得的最好成績。近日，記者走近機器魚創新團隊，傾聽他們刻苦攻關技術難題、培養創新型人才的故事。
  • 太湖檢測有了機器魚(環保科技)(圖)
    機器魚和魚類和諧共處　　機器魚，其實是一個微形的魚形機器人。它有著尖尖的黃色頭部，光溜溜的黑亮身體，背部有魚鰭，甚至還有擺動自如的尾巴。如果不是工作時身後拖著一個船形的浮標，工作中的機器魚儼然就是一條生活在水中的大魚。　　據參與研製的北京航空航天大學機器人研究所梁建宏博士介紹，機器魚在水中的前行方式採用的就是魚類的推進方式，也就是完全利用尾鰭的擺動。
  • 「前沿技術」仿章魚的噴水推進模型
    這項研究為研發仿章魚推進系統提供了參考，這種仿生、隱蔽推進方式可用於情報監視偵察任務，未來還需提高系統的穩定性。（藍海星）1 仿刺魨表皮的超疏水材料2 高強高模的生物基仿生複合材料3 光致驅動的仿蝸牛軟體機器人4 高遊速仿生機器魚5 仿蜂鳥無人機的新型撲翼拍打機構
  • 哈佛大學採用LED燈開發活體機器魚
    哈佛大學研究人員受到魚群的啟發,創造了一套魚形水下機器魚,它們可以自主導航並找到對方,併合作執行任務。這些仿生機器魚配備了兩個攝像頭和三個藍色LED燈,可以感知環境內其他魚類的方向和距離。這些機器人3D列印成魚的形狀,用鰭代替螺旋槳,用攝像頭代替眼睛,用點亮的LED燈模仿自然界的生物發光,就像一些魚類和昆蟲發出信號的方式。
  • 劉錦淮研究員:仿生傳感器研究將大大豐富人類的物質世界
  • 哈佛大學開發出活體機器魚 以假亂真模擬遊泳之美-中新網
    哈佛大學開發出活體機器魚 以假亂真模擬遊泳之美 (1/2) 當地時間2021
  • 製造機器魚:科學家模擬魚類運動機制
    從實用性和美觀的角度，製造一條能遊泳的機器魚是個不錯的主意；而且，它很可能將幫助我們在外星球的海洋中尋找外星生命。早在20世紀90年代，第一條機器魚——麻省理工學院研製的「robotuna」（仿生金槍魚）——就進行了水下實驗。儘管這項工作十分超前，但有關魚類如何推進的數學原理至今仍然模糊不清。　　幸運的是，科學家正在逐漸接近目標。
  • 李鐵風:舍電機棄馬達,浙大裡「遊」出全球最快機器魚 |榜單人物
    關於Innovators Under 35 China榜單自 1999 年起，《麻省理工科技評論》每年都會推出「35歲以下創新35人」（Innovators Under 35 China）榜單，旨在於全球範圍內評選出被認為最有才華、最具創新精神，以及最有可能改變世界的 35 位年輕技術創新者或企業家，共分為發明家、創業家、遠見者、人文關懷者及先鋒者五類
  • 魚的記憶只有七秒,那機器魚呢?
    通過對真實魚類C形起動過程的細緻觀察，自動化所機器魚研究小組提出基於虛擬C形管道的動態軌跡法來實現仿魚高機動運動。該方法使機器魚在打開身體的過程中，如同滑過一個C形的彎曲管道一般，從頭部到尾部，各個關節逐次打開身體。這不但使機器魚獲得了快速打開身體的能力，同時增強了向前推進魚體加速的能力。最重要的是，實現了快速機動中的精確定向能力。