仿生學-利用超聲波實現(xiàn)無碰撞游動

水下機器人 BionicFinWave 穿過管道系統(tǒng)

       海豚和領(lǐng)航鯨能夠在黑暗渾濁的水中找到前行之路，這是因為它們有天然的回聲探測器。潛水艇同樣利用超聲波技術(shù)進行定位。超聲波傳感器可計算距離，甚至是到透明材料和水下的距離。BionicFinWave 集所有這些特性于一身。由于安裝有超聲波傳感器，這款仿生水下機器人可順利穿過由丙烯酸玻璃制成的管道系統(tǒng)，而不會發(fā)生任何碰撞。

        超聲波傳感器向目標物體發(fā)射高頻聲波，隨后目標物體會以回聲形式反射聲波。傳感器接收這些信號，并通過計算回聲返回的時間間隔計算距離。使用這種測量原理可以計算距離，并判斷自身的位置。通過鰭片起伏運動，水下機器人 BionicFinWave 可以利用這種技術(shù)穿過透明管道系統(tǒng)，而不會發(fā)生任何碰撞。其頭部的五個超聲波傳感器和慣性傳感器技術(shù)可持續(xù)測量與墻壁的距離和其在水中的實際方向。處理器分析這些數(shù)據(jù)，并用它們判斷管道系統(tǒng)的轉(zhuǎn)彎位置。它控制鰭片，使 BionicFinWave 盡可能在中心游動，而不會撞到管壁。

鰭片起伏運動

      BionicFinWave 使用其兩個側(cè)鰭移動。它們會產(chǎn)生連續(xù)波，即所謂的鰭片起伏運動。野生海扁蟲、烏賊和尖吻鱸都是以這種方式在水中游動的。隨著鰭片的起伏運動，這些魚將水推向身后，由此產(chǎn)生向前的推力。

靈活的硅膠鰭片

      BionicFinWave 上的鰭片由硅膠制成，沒有任何支柱或其他支撐元件。因此，其柔韌度很好，可以真實地再現(xiàn)其生物模型的流暢波形運動。左右兩側(cè)的兩個鰭片分別固定在九個偏轉(zhuǎn)角為 45° 的小型杠桿臂上。杠桿臂由位于水下機器人機體上的兩個伺服電機驅(qū)動。兩個相連的曲軸將動力傳遞至杠桿，使兩個鰭片能夠單獨移動。因此，它們可以產(chǎn)生不同的波形。

       例如，遇到轉(zhuǎn)彎時，外部鰭片的移動速度要快于內(nèi)部鰭片，與挖掘機的鏈條同理。BionicFinWave 頭部的第三個伺服電機用于控制機體的彎曲，使其能夠上下浮動。曲軸和接頭均采用一體成型 3D 打印工藝制造，因此十分靈活和柔軟。

       BionicFinWave 安裝有超聲波傳感器，因此可無碰撞地穿過管道系統(tǒng).