【机器人|在水下环境中，人类与机器人的交互，是设计的一个约束】
文章图片
文章图片
文章图片
与运动相关的两个主要挑战是创建一个液压推进系统 ， 该系统可以承载无绳水下勘探所需的所有关键部件 ， 以及具有适当浮力和重量分布的低阻力设计可以在压力下在合适的深度范围内保持结构完整性 。 为了克服这些挑战并实现仿生推进 ， 必须设计一个定制的低压大流量泵和一个适当尺寸的软流体致动器 。 可调节的浮力装置、充油的电子室、定制的密封件和填充硬质泡沫的隔间都必须适应有限的可用体积 。
在具有挑战性的水下环境中人类与机器人的交互也是一个设计约束 。 科学家创建了一个水下通信模块 ， 允许对机器人进行实时控制 ， 并在坚固、紧凑和低功耗的封装中提供直观的界面 。 自然系统通常由于其柔软和顺从的特性而超过刚性机器人系统的性能 ， 例如猎豹无与伦比的速度和敏捷性或死鱼逆流而上的能力 。 机器鱼的开创性工作是涡流控制无人水下航行器 ， 这是一个使用驱动连杆组件进行鱼状游泳的系统 。
金枪鱼鳍的液压控制启发了开发具有液压驱动的软机器鱼 ， 并且对软机器人系统的一些评论强调了机器人系统的可变形体的潜在优势 。 已经提出了几种使用仿生运动机制的水下航行器 。 已经朝着模仿鱼、蝠鲼、七鳃鳗和章鱼的软机器人迈出了第一步 。 已经提出了几种简单的鱼原型 ， 用于研究机器鱼与小水箱中真实鱼的相互作用 。 所提出的系统都没有在几米深的真实环境中展示自主的、不受束缚的仿生水下操作 。
此外 ， 这些系统都没有在其自然栖息地观察到水生生物或与水生生物相互作用 。 已经为流体弹性体致动器提出了各种设计和制造技术 。 软光刻、形状沉积制造、螺纹增强气动室和可伸缩销铸造是可用于实现软流体致动器的一些初始方法 。 这些方法都不允许在不削弱接缝和集成功能结构的情况下重复制造软流体致动器 。 软执行器的三维打印和智能阻尼材料的创建表明 ， 对各种材料的细粒度控制允许自动制造具有嵌入式液体作为功能驱动或被动阻尼通道的异质结构 。
尽管三维打印在异构致动器设计中打开了以前未知的尺寸 ， 但可用的材料不可变形且不够坚固 ， 无法承受强烈的循环弯曲 。 科学家使用失蜡制造技术使用整体铸造 ， 这是一种可靠且易于重现的方法来制造具有复杂内腔且没有可能损害结构完整性的接缝的软执行器 。 气动能源通常用于驱动陆地软机器人 ， 但外部气动泵限制了系统的移动性 ， 限制了自主性和范围 。
使用压缩空气筒作为机载压力源的系统只能运行大约几分钟 ， 因为压缩空气的能量密度低 ， 并且在腔体充气后回收或排放空气的挑战 。 不断释放的气体会导致机器鱼的整体浮力发生不可忽视的变化 ， 从而导致深度控制不可行 。 此外 ， 固定体积的气体限制了部署时间 。 相比之下 ， 在索菲中执行的将流体从一个腔室交替输送到另一个腔室不需要额外的存储单元 ， 并且不需要排出流体来给执行器放气 。
使用水代替空气作为传动液也可以简化水下部署 。 水下通信是自主水下航行器的重要组成部分 。 尽管射频通信在中国无处不在在陆地应用中 ， 这些信号在盐水中迅速衰减 。 光通信在水下也具有挑战性 ， 因为它们会受到环境光的散射和噪声的影响 。 因此 ， 科学家使用了已广泛用于水下应用的声学通信 。 尽管伍兹霍尔海洋研究所调制解调器可以克服多径效应和多普勒频移等挑战 ， 但它们的尺寸和功耗对于鱼大小的机器人来说太大了 。
相关经验推荐
- 小米科技|导航模型将来自机器人的运动信息，与偏振光罗盘提供的方向信息相结合
- 扫地机器人|新品首发！清易H40 Plus自动集尘扫地机器人开箱评测
- 机器人|企业应该如何挑选客服机器人？
- 机器人|海洋鳗形机器人中使用的减速机，不会造成额外损失
- 机器人|头部模块包含用于额外航向控制、驱动尾部和机器人通信的所有组件
- 机器人|在度量机器人测绘中，闭环通常需要遵循地图松弛或合并过程
- |生产环境在Mac下，都配好了，买Win本当主力机干啥
- 智能电视|可以自洁不用监督，云鲸J2扫拖一体机器人
- 机器人|陈根：磁性触手机器人，为生物医学应用提供更多可能
- 机器人|抖音、快手“偷食”闲鱼、转转