一个快速的在线弹性脊柱基刚性调整机制,用于鱼类般的游泳
Xiaocun Liao1,2, Chao Zhou1, Long Cheng2,3
1Laboratory of Cognition and Decision Intelligence for Complex Systems, Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China.
Soft robotics
|April 22, 2024
概括
这项研究引入了一种具有可调节脊柱刚性的机器人鱼,以提高游泳性能. 这种可变硬度机制允许快速,鱼类般的调整,提高速度和效率.
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.
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 自然鱼通过协调复杂的生物组织来调整鱼尾硬度来实现最佳的游泳.
- 机器人鱼需要类似的动态刚度调整能力,以提高性能,特别是对广泛范围的快速在线控制.
研究的目的:
- 开发一种具有可变硬度脊柱的机器人鱼,能够进行快速,大范围的调整.
- 通过多阶段游泳的动态刚度调整策略来优化游泳性能.
主要方法:
- 一个以弹性脊柱为基础的机器人鱼设计,使用弹钢模拟鱼的脊柱.
- 通过调整弹性脊柱的有效长度来实现度调整.
- 一个基于凯恩的动态模型,以优化运动性能和构建度调整策略.
主要成果:
- 机器人鱼在0.26秒内在最大可调节范围内显示了刚度切换.
- 模拟和实验验证了变硬机器人鱼的可行性.
- 实现了0.43m/s的最大速度 (每秒0.81个身体长度) 和7.14 J/kg·m的最低运输成本.
结论:
- 拟议的以弹性脊柱为基础的机器人鱼有效地模仿了鱼类的自然度调节.
- 可变刚性机制显著提高了游泳性能,速度和能源效率.
- 开发的动态模型和控制策略通过在线硬度调整实现了有效的多阶段游泳.


