机器鱼自动调节气压来改变游泳速度对抗水流

   绕波特        

鱼有一个称为侧线的感觉系统,可以使它们检测水中的运动、振动和压力梯度。现在,科学家已经给机器鱼赋予了该系统自己的版本,让它可以确定最佳的游泳速度。


这项研究的参与者来自德国马克斯·普朗克智能系统研究所、首尔国立大学和哈佛大学。他们创造了一个以鱼为灵感的功能强大的机器人,该机器人能够抵抗流过水箱的水流保持在原地游泳。


机器鱼自动调节气压来改变游泳速度对抗水流


沿着机身两侧的一系列相连的硅胶腔室,使它起伏不定的游泳运动成为可能。空气交替地从一侧泵入腔室,从另一侧泵入腔室,这导致充气侧膨胀并向外弯曲,而放气侧向内卷曲。


机器人的侧线系统由两个液态金属填充的硅树脂微通道组成,沿每个侧面的长度延伸。当这些通道中的每一个在主体的那侧弯曲时伸展时,内部液态金属的电阻增加。因此,通过监视电阻的变化,可以控制给定的气压大小,确定机器人身体起伏的程度。


科学家着手建立了一个自学习循环,其中连接到机器人的计算机测量了不断变化的水流速度,然后根据该信息自动调节气压。


机器鱼自动调节气压来改变游泳速度对抗水流


这样做可以使机器人持续保持与当前游泳速度相匹配的游泳速度。在自然环境(如河流)中,这将阻止机器人在不前进的情况下向下游扫掠。


Max Planck的Ardian Jusufi博士表示该机器人将使我们能够测试和完善关于游泳动物神经力学的假设,并帮助我们改进未来的水下机器人。


除了首次在水下动态条件下表征软应变传感器外,该小组还开发了一种简单而灵活的数据驱动建模方法,以设计我们的游泳反馈控制器。


关于这项研究的论文最近发表在《高级智能系统》杂志上。


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