2018年8月29日，南極熊從外媒獲悉，來自土耳其菲拉特大學的一組工程研究人員正在使用仿生設計和3D打印來構建智能機器人魚，用於實際的探索和測量任務。這些類型的機器人是水下探索，觀察和研究目的的首選，特別是在需要機動性的情況下。
3D打印的尾鰭
△3D打印機器魚原型
該團隊發表了他們的論文，題為“Mechatronic Design and Manufacturing of the Intelligent Robotic Fish for Bio-Inspired Swimming Modes”，由Mustafa Ay，Deniz Korkmaz，Gonca Ozmen Koca，Cafer Bal，Zuhtu Hakan Akpolat和Mustafa Can撰寫。
本文介紹了具有雙連桿推進尾機構的仿生Carangiform型自主機器魚原型（i-RoF）。對於設計過程，採用多鏈接仿生方法，其使用真實鯉魚的物理特徵作為其大小和結構。根據游泳模式和鯉魚的尾部振盪確定適當的體率。機器人魚的特徵是在實驗池中進行前進，轉彎，上下和自主遊泳運動。機器人魚擁有優異的游泳性能。
“機器魚設計有兩種基本方法，”研究人員寫道。 “首先是仿生設計，它具有一定的要求，如尾部的大小和關節數量，以提供身體行波，並能夠控制重心保持在一定深度。第二種設計方法使用只有魚的運動效果，但它並沒有真正受到真魚的啟發。“
機器人魚的詳細機械配置
機器魚的詳細機械配置
他們的機器魚模仿BCF型Carangiform游泳模式，其推進尾翼機構由伺服電機驅動。機器人魚原型由五個基本部件組成，包括前剛性主體，雙連桿尾機構，執行中央模式發生器（CPG）模型的控制單元，前視單元和柔性尾鰭。前部剛性魚雷形主體設計用於容納電子設備，傳感器和重心（CoG）控制機構。 CoG控制機制成功地提供了上下運動能力。基於CPG的運動控制器適於產生健壯，平滑和有節奏的振盪游泳模式。由高功率伺服電機驅動的尾部連桿和一個固定在腳蹬上的柔性尾鰭設計用於產生原型的體波。這些鏈條以串聯鏈結構的形式相互連接，產生游泳運動所需的推力。由於機器人魚在水中移動時應該能夠感知環境中的靜態和/或動態障礙，因此該團隊在機器人魚的左側，右側和前方放置了三個夏普紅外距離傳感器。
第二尾鏈的詳細機械配置：未安裝和安裝的型號
第二尾鏈的詳細機械配置：未安裝和安裝的型號
機器人魚的3D模型是在SolidWorks中設計的。 然後在Voxelizer中將STL文件轉換為體素格式，其中配置了圖層，打印和支持點設置。 原型的每個部分都是用PLA線材3D打印的，柔性尾鰭是用模具硅膠製作的。 外尾鰭模具也採用3D打印技術設計和生產。 所有部件都覆蓋有環氧樹脂，以防止可能從生產過程中形成的微孔洩漏。 在組裝階段之後，外表面覆蓋有合成塗料，以防止在組裝期間可能由毛細管裂縫引起的洩漏。
3D打印的尾鰭
機器魚原型長約500毫米，寬76毫米，高215毫米。原型質量約為3.1千克。
“在真實的實驗系統中研究了用於三維運動能力的機器魚原型。在這些分析中，進行了超過72個不同的實驗研究以獲得原型的特徵，”研究人員解釋說。 “為了測試安裝部件的密封性能，它們在充滿水的測試池中運行6小時。觀察到密封測試的成功。”
在未來的工作中，將使用不同的控制結構檢查原型的閉環控制性能，並在不同的水道中測試機器人的游泳性能。
這種機器魚設計為各種不同的海洋應用提供了多種解決方案，例如水下資源檢查，汙染測定，生物形態觀察，淹沒區域調查，電力或石油管道故障檢測，海岸線安全和軍事任務。
編譯自：3ders
閱讀更多 南極熊3d打印網 的文章
