尾硬度对机器人游泳者的优化前进游泳和转动动作的影响
Hankun Deng1, Donghao Li1, Kundan Panta1
1Department of Mechanical Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, United States of America.
Bioinspiration & biomimetics
|March 2, 2024
概括
尾的硬度显著影响机器人鱼的游泳速度和转动能力. 在前进和转动动作中,通过特定的硬度实现了最佳性能,这表明了生物灵感机器人的统一设计原则.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 生物模拟学是一种生物模拟学.
- 流体动力学 流体动力学
背景情况:
- 尾对于水生游泳者产生推力至关重要.
- 尾硬度,运动控制和游泳表现之间的关系尚未得到充分理解.
研究的目的:
- 为了研究尾硬度对机器人鱼的游泳性能的影响.
- 探索的刚性如何影响前进游泳和转的运动控制策略.
主要方法:
- 使用磁性,模块化,波浪式机器人 (μBots),具有六种不同硬度的尾.
- 使用强化学习来优化运动控制以最大限度地提高速度和转.
- 分析了游泳步态,速度和转动动作在不同的硬度值.
主要成果:
- 根据尾的刚性,出现了三种不同的游泳步态.
- 在0.23 × 10−4 Pa m4的刚度下,获得了最大的游泳速度.
- 尾的硬度显著影响了转向机动动力学,最佳转向与最佳前进游泳的硬度相同.
结论:
- 尾硬度是优化前进游泳和转向机器人鱼的关键参数.
- 一个统一的翅膀刚度和运动模式支持在前进和转向机动中高效的性能.
- 研究结果表明,简化的形式-功能关系适用于生物灵感水生机器人.


