好强大的仿生机器鱼!这才是真正的黑科技!智能环保又实用!

自然界一直都是人类各种科学技术,工程原理及重大发明的灵感源泉,像人类根据蛋壳发现了拱形的承受力,根据蝙蝠发出的超声波发明了雷达等等。模拟生物系统的原理以及作用,无疑是让人类科学技术最优化的好方法。仿生机器鱼是属于仿生机器人学的范畴,因此它涉及到机电、材料、流体力学、控制、能源、生物、通讯等学科。对它的研究可以带动相关学科的发展,同时由鱼类运动的特点还决定了仿生机器鱼在一些特殊的领域具有不可替代的作用,仿生机器鱼啊就是仿照鱼鳍的运动原理让自身动起来,它在水中的表现也是让人眼前一亮!


仿生机器鱼的原理

仿生机器鱼根据仿生学和流体力学的原理,与珊瑚礁区特有的盒子鱼为原型,匹配硅胶质地的仿生鱼鳍。让它可以像鱼儿一样摆动身体,为机身提供动力。内置的惯性测量单元和自动控制算法,让机身即使身处波涛汹涌的水中也能保持平衡,自由穿梭。当我们在水下游玩时,可以通过手里的遥控器控制仿生鱼,让它像自己的小宠物一样跟在身边,遥控器和水下摄影机器人模拟海豚发出的声波相连接,这种声波还会吸引鱼类一起游玩哦。


仿生机器鱼的配置及性能

配合机身内搭载的4k广角运动镜头和稳定系统,让体验者不错过每一个美好画面。除此之外,我们还可以在水面上通过手机与机器人相连接,实时直播水下画面,控制机身行驶路线。如果在水中遇到障碍物怎么办?机身上的红外定位感应器可以保证让水下摄影机器人在水中自由穿梭的同时,自动躲避障碍物,让它真正拥有了鱼的特性。机身内部还装有定位系统,不管是遇到电量过低还是失去信号等情况,都可以自动找到回家的路。


仿生机器鱼的特点

同常规水下运动设备相比,仿生机器鱼具有以下特点:

1.推进效率高:鱼类的高效率与其完善的流体性能有关。鱼类通过尾鳍的摆动能消除螺旋桨产生的与推进方向垂直的涡流,产生与推进方向一致的涡流,并且整理尾流,使其具有更加理想的流体力学性能,从而提高效率。初步试验表明机器鱼的推进效率比常规水下设备高30%以上。采用机器鱼作为水下机械可大大节省能量,提高能源利用效率,从而提高了水下作业时间和作业范围。

同时相对于目前的船舶,其高的推进效率可以节约大量的能源,在研究仿生机器鱼推进机理的基础上可以为新型船舶的设计提供新的思路。


2.机动性能好:机器鱼具有高速启动、加速的性能,以及可在小范围内实现不减速转向运动。研究发现,生活在水中的依靠敏捷运动才能生存的鱼类,可以不减速实现转向运动,并且其转向半径只有其身体长度的10%~30%。而现在的机动船在转向时其速度要降低50%以上,并且其转向半径大。

由于采用身体波动式推进的机器鱼体型细长,并且具有足够的柔韧性,使其在空间狭窄、空间结构复杂的场所有着更良好的机动性能。因此它可以在波涛汹涌、地势险峻的海洋环境中进行水下探测和水下作业。

3.噪音低、隐蔽性能高:军事应用方面,由于机器鱼在雷达上的表现形式与生物鱼类几乎相同,能够轻而易举地躲过声纳的探测和鱼雷的袭击,出其不意的攻击对方舰艇、基地,具有重大的军事应用前景。而且在民用上,可以用于海洋生物观察。


仿生机器鱼的未来

仿生机器鱼在海洋产业发展的过程中发挥着重要作用。它能深入海底进行探测和作业。除了提高产业人员的安全之外,还能带来巨大的新增收入。业内分析,水下无人系统需求已经超过20亿美元。并预计到2025年增加到60亿美元。

目前,仿生机器鱼市场正处于起步阶段。大多数是安装了特定传感器,类似于鱼雷的设备,在全球各地与船舶结合使用。这些产品大致可以分为两大类:一种是远程操作车辆(ROV),另一种是自主水下航行器(AUV)。仿生机器鱼获得的信息有助于科学家预测全球变暖的影响。还可搭载水质传感器,监测一系列水质参数。有望搭载军用传感器,完成军事侦察、反潜、排雷、布雷等特殊任务等等等等。它的应用也是很广阔。前景也是一片大好啊!


总结:仿生机器鱼参照鱼类游动的推进机理,利用机械、电子元器件或智能材料(smartmaterial)实现水下推进的运动装置。也许你会说:跟我有什么关系?千万别这么想!没准以后你就用它在水下摄影,录制视频等等。21世纪是人类开发海洋的世纪,随着海洋开发需求的增长及技术的进步,适应各种非结构化环境的水下机器人将会得到迅猛的发展。可以预见,仿生机器鱼/机器鱼以其效率高、机动性好、噪音低、对环境扰动小的优势将得到广泛应用。

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