BionicFinWave:具有*鰭片驅(qū)動(dòng)器的水下機(jī)器人
大自然讓我們印象深刻地學(xué)習(xí)到了，理想的推進(jìn)系統(tǒng)在水中做某些類型的運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)該是怎樣的形態(tài)。在Achema展會(huì)上，F(xiàn)esto次展示了BionicFinWave機(jī)器人，該機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感來(lái)自于海渦蟲或墨魚這類海洋生物游動(dòng)時(shí)所做的鰭片波浪運(yùn)動(dòng)。運(yùn)用這種形式的推動(dòng)力，水下機(jī)器人能夠在丙烯酸玻璃管系統(tǒng)中進(jìn)行自主導(dǎo)航。該項(xiàng)目推動(dòng)了未來(lái)在過(guò)程工業(yè)中運(yùn)用自主機(jī)器人的概念。
有了這個(gè)技術(shù)載體，再一次激發(fā)了Festo創(chuàng)造可在流體介質(zhì)中工作的機(jī)器人和新的驅(qū)動(dòng)技術(shù)。類似BionicFinWave 的創(chuàng)新概念未來(lái)可以進(jìn)一步進(jìn)行開發(fā)，用來(lái)完成檢測(cè)、測(cè)量和數(shù)據(jù)采集等工作，例如： 水工業(yè)，工業(yè)水處理技術(shù)及其他過(guò)程工業(yè)領(lǐng)域。從該項(xiàng)目獲得的知識(shí)也可以運(yùn)用在軟性機(jī)器人元件的生產(chǎn)工藝中。
逼真的游行動(dòng)作
海渦蟲和墨魚的縱鰭，從頭部一直延伸到尾部 — 長(zhǎng)在它們的背部、腹部和身體兩側(cè)。 在水中穿行時(shí)，他們運(yùn)用鰭片產(chǎn)生持續(xù)的、遍布全身的波浪。這種所謂的波浪作用力迫使水向后流動(dòng)從而產(chǎn)生向前的推動(dòng)力。BionicFinWave還可利用這個(gè)原理完成前進(jìn)或后退的自助導(dǎo)航。
這使得Festo從技術(shù)上意識(shí)到，比起傳統(tǒng)的螺旋推進(jìn)器，鰭動(dòng)力裝置特別適合慢速和運(yùn)動(dòng)。例如，當(dāng)它在管道系統(tǒng)中穿行時(shí)，自主水下機(jī)器人可以通過(guò)無(wú)線電與外界進(jìn)行通信，并將數(shù)據(jù)（如溫度和壓力傳感器測(cè)量值）傳輸?shù)狡桨咫娔X。
靈活的硅膠鰭構(gòu)成主要部件
BionicFinWave全長(zhǎng)370毫米，兩側(cè)的鰭*由硅膠制作而成，不需要支柱或是其它支撐元件。因此，柔韌性*，可以真實(shí)的模仿生物樣板平緩的流動(dòng)運(yùn)動(dòng)。為此，兩片鰭分別與九個(gè)偏轉(zhuǎn)角為45度的連桿臂相連。這些連桿臂由安裝在水下機(jī)器人體內(nèi)的兩個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)扁平的曲軸將動(dòng)力傳遞至連桿臂，使兩個(gè)鰭片能夠單獨(dú)移動(dòng)。以這種方式，它們可以自主地產(chǎn)生不同的波形。例如，進(jìn)行游動(dòng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，外側(cè)的鰭片移動(dòng)速度要快于內(nèi)部鰭片，與挖掘機(jī)的鏈條同理。
BionicFinWave通過(guò)將身體往期望的方向彎曲進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)。為使曲軸具有適當(dāng)?shù)撵`活性，每個(gè)杠桿臂之間都設(shè)有萬(wàn)向轉(zhuǎn)接頭。曲軸、接頭和活塞桿都由塑料打造而成，通過(guò)3D打印制成。
優(yōu)化的身體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，身體內(nèi)集成電子元件
BionicFinWave的其它主體元素也是通過(guò)3D打印而成，重量只有430克。 能識(shí)別復(fù)雜幾何外形。其空腔可用作浮子。同時(shí)，具備防水功能的空腔可以在狹小的空間內(nèi)為控制和調(diào)節(jié)技術(shù)提供安全點(diǎn)。壓力傳感器和超聲傳感器持續(xù)測(cè)量BionicFinWave與管壁的距離和位于水中的深度，從而避免與管道系統(tǒng)發(fā)生碰撞。這種安全的自主導(dǎo)航需要開發(fā)可以通過(guò)相應(yīng)軟件來(lái)協(xié)調(diào)和控制的緊湊、、并具備防水功能的部件。
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