水下機(jī)器人研究現(xiàn)狀與探索-全文預(yù)覽
【正文】 流激活高分子材料中的離子或電子, 使之完成伸縮、折曲的動作, 控制電流強(qiáng)弱可調(diào)整離子或電子的多少, 從而改變其伸縮性。并且，受限于水下的復(fù)雜環(huán)境，采用多傳感器融合的水下自主游動尚不穩(wěn)定?，F(xiàn)有采用胸鰭擺動推進(jìn)模式仿生魚樣機(jī)的驅(qū)動、傳動機(jī)構(gòu)多是剛性并且分離的，無法產(chǎn)生整體漸變的柔性變形，造成胸鰭運(yùn)動過程的柔順性不足。樣機(jī)采用外置氣源驅(qū)動，長 m， m，最大游動速度 m/s，能夠?qū)崿F(xiàn)非常類似于蝠鲼的胸鰭擺動運(yùn)動。典型樣機(jī)為由日本大阪大學(xué) SUZUMORI等 [8][9] 澆筑制作的 Manta Robot，如圖 9 所示。全速游動速度比人的步行速度稍慢，約為 m/s。典型樣機(jī)為 2004 年日本科研工作者 IMAE所開發(fā)，這也是首臺能夠?qū)崿F(xiàn)水下自由游動的采用胸鰭擺動推進(jìn)模式的仿生魚。第四，現(xiàn)有的仿生驅(qū)動方式以機(jī)電驅(qū)動為主，相較于生物憑借微量化學(xué)物質(zhì)就能轉(zhuǎn)化出巨大能量來講，能量轉(zhuǎn)換效率上難以望其項(xiàng)背。首先，科學(xué)家們對海洋生物的生物機(jī)理了解不夠透徹，學(xué)科交叉不夠成功。此外，美國哈佛大學(xué)也進(jìn)行了柔性驅(qū)動的相關(guān)研究，并研制了利用柔性胸鰭進(jìn)行推動的水下機(jī)器魚。如 2010 年新加坡南洋理工大學(xué)研制的“RoManII”仿生蝠鲼試驗(yàn)樣機(jī)（圖5），身體兩側(cè)平均分布有 6 個(gè)柔性鰭條，通過鰭條的拍動產(chǎn)生推進(jìn)力，可實(shí)現(xiàn)各個(gè)方向的機(jī)動性，該樣機(jī)可完成原地轉(zhuǎn)彎和直線后退等高難度動作，穩(wěn)定巡航時(shí)，速度可達(dá)到 m/s [5] 。（如上圖）該階段機(jī)器魚主要采用 BCF 推進(jìn)模型，研究人員致力于如何提高推進(jìn)效率以及提高機(jī)器魚的運(yùn)動靈活性。魚類是最早的脊椎動物之一，經(jīng)過長期的自然選擇進(jìn)化出非凡的水下運(yùn)動能力，魚類的運(yùn)動具有高效、高機(jī)動、低噪聲等特點(diǎn)。AUV在實(shí)際的水下作業(yè)中無需人工干預(yù)，它們可以自主地航行在難于接近的、無法預(yù)知的或危險(xiǎn)的海洋環(huán)境之中，完成自主導(dǎo)航、自主避障和自主作業(yè)等任務(wù)。AUV在水下通過各類傳感器測量信號，經(jīng)過機(jī)載CPU進(jìn)行處理決策，獨(dú)立完成各種操作，例如進(jìn)行水下機(jī)動航行，動力定位，信息采集，水下探測等。圖1列出了2002年和2008年遙控水下機(jī)器人數(shù)量按深度分布的情況。比如，在 2011 年的日本海嘯后，就有使用大量的水下機(jī)器人幫助水產(chǎn)行業(yè)恢復(fù)；德國則是把“海獺”水下機(jī)器人用于近海石油調(diào)查、通信線路檢查、軍事應(yīng)用以及深海探測打撈等。其實(shí)這3類機(jī)器人的主要差異在于操作模式， ROV 是拴在宿主艦船上，由操作人員持續(xù)控制；AUV 則是可經(jīng)過編程航行至一個(gè)或多個(gè)航點(diǎn)，自帶電能，不用纜線。這都限制了仿機(jī)器人的發(fā)展。軟體動物烏賊憑借噴射和鰭波動的高效、靈活的復(fù)合游動方式,成功地與魚類競技海洋。水下機(jī)器人是人類認(rèn)識海洋、開發(fā)海洋不可缺少的工具之一,亦是建設(shè)海洋強(qiáng)國、捍衛(wèi)國家安全和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展所必需的一種高技術(shù)手段。加拿大國際潛水器工程公司(ISE)總裁麥克《大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》課程報(bào)告論文名稱：水下機(jī)器人研究現(xiàn)狀與探索二零一七年一月目 錄摘 要 3關(guān)鍵詞 31 引言( Introduction) 42 水下機(jī)器人分類 ( The categories of underwater robot ) 5(remotely operated vehicles, ROV） 6(Autonomous underwater vehicles, AUV） 7 83水下仿生機(jī)器人（bionic underwater robot） 9 水下仿生機(jī)器人主要研究和發(fā)展趨勢 ( The 10main research and development trends of 10bionic underwater robot） 10 水下仿生機(jī)器人的問題(The Problems of bionic underwater robot) 11 驅(qū)動以及推進(jìn)方式 124 仿生創(chuàng)新思路 15 15 復(fù)合式水下仿生機(jī)器人 15 群體水下仿生機(jī)器人 165 結(jié)論 17參考文獻(xiàn)： 17水下機(jī)器人研究現(xiàn)狀與探索朱鈺璇摘 要: 本文總結(jié)了水下機(jī)器人的研究歷史，現(xiàn)狀與目前的發(fā)展趨勢，具體分析了現(xiàn)代水下機(jī)器人應(yīng)用的技術(shù)，指出他們的優(yōu)缺點(diǎn)，并且針對未來的深海探索機(jī)器人的材料，結(jié)構(gòu)，移動方式，動力來源，仿造烏賊等海洋軟體動物提出設(shè)想，實(shí)際應(yīng)用前景廣闊。 Bionic1 引言( Introduction)世界海洋機(jī)器人(unmanned marine vehicles, UMV)發(fā)展的歷史大約60年，經(jīng)歷了從載人到無人，從遙控到自主的主要階段。水下機(jī)器人(Unmanned underwater vehicle, UUV)是一種可在水下移動、具有感知系統(tǒng)、通過遙控或自主操作方式、使用機(jī)械手或其他工具代替或輔助人去完成水下作業(yè)任務(wù)的機(jī)電一體化智能裝置。針對這些問題,游動水下仿生機(jī)器人如機(jī)器魚應(yīng)運(yùn)而生,但它們耐壓能力較低。生物體本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其運(yùn)動規(guī)律又難以觀測，學(xué)科交叉方面也存在問題。此外由于載人潛水器在技術(shù)和功能上與水下機(jī)器人有共性,我們將其納入水下機(jī)器人類。目前，水下機(jī)器人主要于水產(chǎn)養(yǎng)殖、水下結(jié)構(gòu)勘查、水底殘骸估測、救援、環(huán)境生態(tài)監(jiān)測、水下攝影等領(lǐng)域。ROV的致命缺陷就是自身的生命線臍帶纜，在短程操作中問題不大，但是在長距離水下作業(yè)中，臍帶纜很容易與水下其他結(jié)構(gòu)發(fā)生纏繞，當(dāng)距離較長時(shí)，對ROV的動力也
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