歐盟仿生魚(yú)機(jī)器人研究的最新進(jìn)展
近幾年,水下機(jī)器人在工業(yè)與民用行業(yè)的應(yīng)用愈來(lái)愈普及,如被應(yīng)用于海上石油和天然氣工業(yè)開(kāi)采,以及酷似魚(yú)類(lèi)外形的仿生魚(yú)機(jī)器人可保證科技人員在更自然的環(huán)境條件下,探索和深入研究海底動(dòng)植物資源。歐盟第七研發(fā)框架計(jì)劃(FP7)提供全額資助,由愛(ài)沙尼亞塔林(Tallinn)技術(shù)大學(xué)生物機(jī)器人中心負(fù)責(zé)牽頭,歐盟多個(gè)成員國(guó)有關(guān)微納米電子技術(shù)、環(huán)境保護(hù)技術(shù)、信息通訊技術(shù)(ICT)、自動(dòng)控制技術(shù)、動(dòng)物仿生學(xué)和生命科學(xué)專(zhuān)家組成的歐洲FILOSE(Robotic FIsh LOcomotion and SEnsing)研發(fā)團(tuán)隊(duì),利用自行研制設(shè)計(jì)的流輔助與流相關(guān)導(dǎo)航儀(Flow-Aided and Flow-Relative Navigation),開(kāi)發(fā)可感應(yīng)水下流速的仿生魚(yú)機(jī)器人獲得成功。研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)創(chuàng)性的研究工作,取得仿生魚(yú)機(jī)器人瓶頸技術(shù)的突破,奠定了仿生魚(yú)機(jī)器人廣泛推廣應(yīng)用的基礎(chǔ),榮獲歐委會(huì)嘉獎(jiǎng)。
虹鱒魚(yú)(Rainbow Trout)是水下“混合泳”高手,研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的外形、大小、行為和動(dòng)態(tài)類(lèi)似虹鱒魚(yú)的仿生魚(yú)機(jī)器人模型,迄今為止最大的缺陷,是不能像虹鱒魚(yú)一樣感知周?chē)牧魉俨⒆儞Q游泳姿態(tài)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)的成功,也是最關(guān)鍵的技術(shù)突破,來(lái)自成功開(kāi)發(fā)出可模仿動(dòng)物毛發(fā)細(xì)胞感應(yīng)生理學(xué)(Hair Cell Sensing Physiology)的人工毛發(fā)細(xì)胞。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的仿生虹鱒魚(yú),通過(guò)安裝在魚(yú)胸部的獨(dú)立變速馬達(dá)控制尾部擺動(dòng),擺動(dòng)產(chǎn)生的波動(dòng)波可促使仿生魚(yú)后部擺動(dòng)而前身基本平行,從而保證仿生魚(yú)類(lèi)似于虹鱒魚(yú)的前行姿態(tài)。感應(yīng)裝置和控制裝置安裝在密封不透水的魚(yú)頭部,通過(guò)控制并改變尾部材料特性改變仿生魚(yú)的游泳姿態(tài)。仿生魚(yú)經(jīng)過(guò)在實(shí)驗(yàn)室流體動(dòng)力學(xué)流罐(Flow Tank)的反復(fù)試驗(yàn)和優(yōu)化設(shè)計(jì),不僅可以在急速變化的水流中,而且可以在渦流中保持類(lèi)似虹鱒魚(yú)前行的姿態(tài)。
仿生魚(yú)機(jī)器人的應(yīng)用前景廣闊,除工業(yè)應(yīng)用外還可廣泛應(yīng)用于:水下環(huán)境檢測(cè)、港口監(jiān)控、搜救行動(dòng)、人道主義排雷、海岸安全、漁業(yè)管理、反恐行動(dòng)和軍事行動(dòng)等。