仿生水下机器人 - 360文档中心

仿生墨鱼机器人及其关键技术研究共3篇

仿生墨鱼机器人及其关键技术研究共3篇仿生墨鱼机器人及其关键技术研究1随着科技的发展，人们对机器人的需求越来越高，尤其是在某些领域中，如海洋勘测和潜水，机器人可以替代人类进行危险和繁琐的工作。

为此，仿生墨鱼机器人应运而生。

本文将介绍仿生墨鱼机器人及其关键技术研究的概述。

一、仿生墨鱼机器人的概述仿生墨鱼机器人是由中国科学院深海科学与工程研究所的研究人员研发的一种智能水下机器人。

它采用了仿生学的原理，模仿了真正的墨鱼，外形和姿态均与真正的墨鱼十分相似。

它特别适合进行水下勘测和观测任务。

仿生墨鱼机器人采用了一些新技术，例如柔性运动、多自由度控制和自主导航等，能够自如地在水下前进，同时还配备了高清摄像头和激光雷达等设备，能够精确地捕捉周围的环境信息。

二、仿生墨鱼机器人的关键技术仿生墨鱼机器人的关键技术包括了以下几个方面：1、柔性运动技术仿生墨鱼机器人的柔性运动技术是其最大的亮点。

为了实现真正的墨鱼般的柔性运动，研究人员采用了基于流体动力学的仿生学原理，将柔性材料和机械臂等结构相结合，使机器人能够更加灵活地运动。

此外，该技术还能够使机器人在快速移动时减少水阻，降低能量消耗。

2、多自由度控制技术仿生墨鱼机器人共有八个触手，每个触手都具备多自由度的运动能力。

通过利用机械臂的多自由度控制技术，可以控制机器人在复杂的水下环境中进行高精度的定位和导航。

3、自主导航技术自主导航技术是机器人技术中比较重要的一项技术，也是仿生墨鱼机器人的关键技术之一。

通过内置的自主导航系统，可以实现机器人的自主控制和运动。

自主导航系统包括了传感器、航迹规划和动力系统等子系统。

4、智能控制技术智能控制技术是仿生墨鱼机器人的核心技术之一，具有自主学习、自适应和自主决策等特点，可以对周围环境进行感知和分析，对机器人进行控制和优化。

同时，该技术还能够保证机器人在执行任务时具有高效性、精准性和可靠性。

三、仿生墨鱼机器人的应用前景仿生墨鱼机器人具有广阔的应用前景，尤其是在水下勘测、海洋资源开发和水下灾害救援等领域中有着广泛的应用。

仿生机器人介绍

由于水对电磁波的干扰, 长久以来人们都是通过电缆进行控制和供能操作, 这也限制了水下机器人的灵活性、活动范围以及作业种类, 因
此如何让它们去除身上的电缆线一直困扰着科学家们。随着硬件技术和控制技术的发展, 新式AUV应运而生, 它是无缆式水下机器人, 自带供能模块, 靠其自身的自动化控制能力来完成所赋予的工作, 并能够大范围活动, 具有机动性好、安全性高、智能化等优点, 现已成为完成水下作业的重要工具。
与其他种类的水下机器人相比, AUV有着巨大的优势, 它能够依据运动传感器参数和导航参数的变化而快速修正航向, 通过程序控制, 能够全自动按照预设的航线进行测量、自动换向或调整航线等操作, 能够在测量时保证覆盖工作范围, 而且摆脱了线缆的限制, 受自然因素影响小, 作业效率高。但ROV受制于线缆, 其关键技术在于通信。由AUV和ROV的比较可知, 发展水下机器人的智能化尤为必要, 这将是水下机器人的未来发展方向。
未来, 水下机器人的潜深一定会越来越大, 特别是深海机器人, 更是占领海洋开发技术前沿与制高点的重要利器。由于HOV, ROV, AUV在深海极端恶劣的环境条件下工作, 不仅需要承受极为巨大的水压, 还需要保持一定的浮力用来减少推进所需要的能量、提高航行的效率和时间, 因此目前水下机器人在设计时一般要进行优化设计, 在流线型外形的前提下使结构尽可能紧凑。目前AUV一般依靠自身内部能源供能, 因此需要在自身功耗和电池电量间找到平衡点, 通常根据不同的作业目的, 安装不同的设备和传感器, 并且尽可能地延长续航时间。
发展现状
我国科学家于20世纪70年代末开始对ROV进行研究, 1985年12 月我国首台水下机器人“海人一号”样机进行首航并取得成功 , 可潜入水下深达200 m的位置, 能够在水下连续进行观察、切割、取样、焊接等作业。十几年来, 我国水下机器人的研究取得了长足进步, 已经能够制造各种型号的ROV。目前, 在我国水下机器人中, 潜深最大、功能最强的ROV当属上海交通大学水下工程研究所研制的“海龙号”。在进行深海热液科研考察任务中, 它首次观测到太平洋海底非常罕见的巨大“黑烟囱”, 并获取了热液样品, 还收集了一些附近的微生物样本。2014年, 中国科学院沈阳自动化研究所研制的极地科考水下机器人——— 北极冰下自主/遥控海洋环境监测系统 (简称“北极ARV”) 还完成了海冰厚度测量、冰底形态观测和海洋环境参数测量等工

微小型水下仿生机器人研究现状及发展趋势_王扬威

[ 2] FukudaT, KawamotoA, AraiF, etal.Steeringmechanism ofunderwatermicromobilerobot[ C] // IEEEInternationalConference onRoboticsandAutomation.Nagoya, Japan, 1995:363 -368.
部 , 通信系统和电源都放在头部 , 有四个摆动关节 , 通过直流电动机驱动。
浙江大学的陈柏
等人研制出电机驱动
的仿生蝌蚪机器人[ 20] , 如图 12所示。
图 12 仿生蝌蚪机器人
机器人在水中依靠尾部波状摆动前进。其柔性尾部
摆动过程中 , 形状类似于一列正弦波 ;机器人波状尾部摆动时带动它所包络的液体向后流动 , 形成尾涡。
PZT、 SMA和高分子材料等智能材料具有集传感与执行于一体、易于控制等优点 , 因而在微小型水下仿生机器人驱动机构的设计中得到广泛应用。研究功耗低、输出功率大、控制性能好的新型智能材料驱动器将成为未来微小型水下仿生机器人研究的关键问题。 2.3 控制技术研究
日本的郭书祥等人研制出导电离子聚合物材料驱动的微型机器鱼[ 5] 和仿生水母 [ 6] 。微型机器鱼模仿鱼类的游动原理 , 外形类似小船 , 长 40 mm, 宽 10 mm, 厚 2 mm, 具有一对驱动翼 , 由脉冲电压驱动而产生推进力。实验结果表明 , 通过改变脉冲电压的频率 , 可以改变机器鱼在水中的游动速度。仿生水母宽 42 mm, 高 68 mm。能在低电压 (约 1 V)的驱动下低速、缓慢的在水中游动。日本的 Kentaro 等人研制出离子聚合物复合材料 (IPMC)驱动的仿

基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究

基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究水下机器人的研究和发展一直是科技界关注的焦点之一。

随着科技水平的不断提高和新技术的不断涌现，人们对水下机器人的期望也越来越高。

近年来，随着仿生机器鱼技术的发展，水下机器人领域迎来了一次新的变革。

一、仿生机器鱼技术的原理及应用仿生机器鱼研究的原理是基于鱼类的生物学特性，将其应用于机器人的设计和制造中。

仿生机器鱼能够根据自己的运动状态、环境变化等因素进行相应的调整和控制，从而达到一定的适应性、灵活性和智能化。

仿生机器鱼技术的应用领域非常广泛，包括水下探测、海洋环境监测、水下作业、深海勘探等方面。

与传统的水下机器人相比，仿生机器鱼具有更好的机动性、航行性和自适应性，能够在复杂的海底环境中执行各种任务。

二、水下机器人的研究现状及发展趋势当前，水下机器人在海洋勘探、海洋科学研究、海底资源开发等领域得到了广泛的应用。

在这些领域中，水下机器人需要具备高精度、高效率、高可靠性等特点，能够完成各种复杂的任务。

针对这些需求，科技界开展了大量的研究工作，涉及到机器人的机械结构、智能控制、材料制备等多个方面。

同时，仿生机器鱼技术的不断发展为水下机器人的研究提供了一种全新的思路和方法。

未来，水下机器人将会越来越普及和应用，随着人工智能、物联网等新技术的发展，水下机器人将具备更高的智能化和自主性，能够在更多的领域中发挥出更大的作用。

三、基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究案例近年来，国内外的许多研究机构和企业都在开展基于仿生机器鱼技术的水下机器人研究工作。

以下是几个典型的研究案例：1. 「北京航空航天大学仿生机器人实验室」的仿生机器鱼北京航空航天大学仿生机器人实验室研制的仿生机器鱼外形逼真，能够实现自主控制、路径规划和障碍物避免等功能。

该机器鱼的研发对于提高水下机器人的智能性和机动性具有重要意义。

2. 日本东京大学研究组的多关节仿生机器鱼东京大学研究组设计的多关节仿生机器鱼由多个模块组成，能够实现自主航行、鱼群协作等功能。

仿生机器人在水下作业中的表现如何

仿生机器人在水下作业中的表现如何在当今科技飞速发展的时代，仿生机器人作为一种创新的技术成果，正逐渐在各个领域展现出其独特的价值和潜力。

其中，水下作业领域便是仿生机器人大显身手的重要舞台之一。

那么，仿生机器人在水下作业中的表现究竟如何呢？首先，让我们来了解一下什么是仿生机器人。

仿生机器人就是模仿生物的形态、结构和功能而设计制造的机器人。

它们通常具有类似生物的运动方式、感知能力和适应环境的特性。

在水下作业中，这些特点赋予了仿生机器人诸多优势。

其一，仿生机器人的运动性能出色。

例如，模仿鱼类身体结构和游动方式的仿生机器人，能够在水下灵活穿梭，轻松应对水流的变化和复杂的水下环境。

相比传统的水下作业设备，它们的机动性更强，能够到达一些狭窄、难以触及的区域，大大拓展了水下作业的范围。

其二，仿生机器人在感知能力方面表现优异。

它们配备了先进的传感器，能够像生物一样敏锐地感知水下的光线、声音、压力和化学物质等信息。

这使得它们能够准确地探测水下目标，收集各种数据，并及时做出反应。

比如，一些仿生机器人可以通过感知水流的变化来判断周围环境的情况，避免碰撞和危险。

再者，仿生机器人具有出色的适应能力。

水下环境复杂多变，水压、温度、盐度等因素都会对设备产生影响。

而仿生机器人经过精心设计，其材料和结构能够承受较大的水压，具备良好的防水性能和耐腐蚀能力。

这使得它们能够在深海等极端环境中长时间稳定工作。

然而，尽管仿生机器人在水下作业中具有诸多优势，但也面临着一些挑战和问题。

首先是能源供应的限制。

在水下长时间作业需要稳定而充足的能源支持，但目前的电池技术在能量密度和续航能力方面仍存在一定的局限性。

这可能导致仿生机器人的作业时间受到限制，需要频繁返回进行充电或更换能源模块。

其次是通信问题。

水下环境对信号的传输造成很大的阻碍，使得仿生机器人与控制中心之间的通信变得困难。

这可能会影响实时控制和数据传输的效率，甚至在某些情况下导致机器人失去控制。

养鱼神器！前景广阔的渔业机器人——中国农业大学国家数字渔业创新中心巡礼之三

17专题报道Special Coverage养鱼神器！前景广阔的渔业机器人——中国农业大学国家数字渔业创新中心巡礼之三本刊记者温靖，朱逸铭，郭黎在中国农业大学国家数字渔业创新中心的院子里，支着一座五十多平方米的地上池塘，研究人员正围着水池观察一条自如游走的“鱼”。

走近观察，你会发现这是一条有着鱼类标准外形的机器仿真鱼。

池边的研究人员正在电脑上输入着指令，机器仿真鱼便迅速地作出了反应，在水中敏捷潜行，或停留悬浮。

鱼头部的摄像机以及鱼身上的传感器会将水中的各项相关数据传送到电脑终端。

在机器鱼的帮助下，研究人员对水池里的温度、浊度、溶氧量等环境因子了如指掌。

这就是数字渔业创新中心研发的新型渔业机器人。

“我们渔业机器人与智能装备实验室，主要从事渔业机器人研究设计与开发。

” 中国农业大学国家数字渔业创新中心位耀光教授告诉记者，实验室自成立以来已经研发出三类渔业机器人，基本涵盖了目前水产养殖不同的应用场景：水质巡检、生物量估算、网箱巡检及清洗、水下抓取等。

传统的渔业水下观测需要潜水员潜入水中作业。

在水深大于20米时，潜水员容易出现胸闷、头晕等不适症状，长此以往有罹患减压病的风险。

目前常用的环境监测方法为浮标在线监测法，它仅能测定有限固定点的水质参数，不便对水体进行三维空间上的动态监测，对鱼类的数量行为观测能力非常有限。

使用渔业机器人则可有效解决此问题，通过运动控制系统和拍摄等感知系统，可以实现探测、预警、打捞、娱乐等功能。

目前，渔业机器人代替或辅助人类进行海底作业，已成为帮助人类开发海洋的重要工具。

水下巡检机器人中国农业大学国家数字渔业创新中心最早设计的是一种框架式的机器人，也是目前国际上比较流行的遥控式水下机器人，英文简称“ROV”（图1）。

这种机器人由多种系统集成构建：航姿参考系统可以为ROV 提供准确可靠的姿态与航行信息；水下相机用于实时获取图像信息；多普勒计程仪测量并记录 ROV 水下速度，用于水下辅助导航系统；脐带缆可以将动力、控制信号传递给ROV，同时接收返回的图像信息；推进系统提供前进动力；深度传感器获取当前的深度信息。

水下仿生机器人CPG控制方法研究现状综述

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂｉｏｍｉｍｅｔｉｃｕｎｄｅｗａｒｔｅｒｒｏｂｏｔ；ｍｏｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ；ｃｅｎｔｒａｌｐａｔｔｅｒｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＣＰＧ）
ｍｉｍｅｔｉｃｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｒｏｂｏｔ．Ａｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｒｅｖｉｅｗｏｆｂａｓｉｃｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｃｅｎｔｒａｌｐａｔｔｅｒｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ（ＣＰＧ）ｗｅｒｅ
中图分类号：ＴＰ２４２文献标志码：Ａ文章编号：１００４ — ７０１８（２０１７）１１ — ００７２ — ０６
ＡＳｕｒｖｅｙｏｎＣＰＧＭｅｔｈｏｄｏｆＴｈｅＢｉｏｍｉｍｅｔｉｃＵｎｄｅｒＷａｔｅｒＲｏｂｏｔｓ Ⅳ 一ｃｈｅｎｇ，ＷＡＮＧ一ｗｅｉ， Ⅳ Ｂｏ — ｗｅｎ，ＺＨＡＯＤｏｎｇ— ｂｉａｏ
：化、自然选择，能够适应时刻变化的水下环境，具有优异的水下运动能力进行各项生命活动。随着人类
不能很好的适应水下非结构化的工作环境。正弦控
制器。是水下仿生机器人运动控制方法中常用的
一
种控制方法。因为大多数鱼类的身体或鳍的推进

仿真机器人简介

仿真平台的结构
显示模块
客户端机器鱼策略机器鱼策略机器鱼策略
。。。。。。
辅助模块
服务器端核心控制模块公共接口模块客户端机器鱼策略机器鱼策略机器鱼策略
。。。。。。
环境设置模块
运动学建模 TCP/IP Dll Windo ws TCP/IP Dll
Windo ws
针对目前水下仿生机器鱼和水中机器人比赛研发中遇到的困难水中机器人比赛2d仿真平台提供一种真实的仿生机器鱼水球比赛实时仿真系统真实地模拟水下仿生机器鱼各个关节的位姿变化运动状态变化情况及机器鱼水球比赛运行状况能更好地测试水下仿生机器鱼各种运动学理论水波扰动理论碰撞理论运动策略算法等水下仿生机器鱼体系结构从而更好地对水下仿生机器鱼结构系统及控制策略系统进行改进同时降低了研发成本使更多的人加入到研发队伍中来更好地促进水下机器人技术的发展
URWPGSim2D的主要作用是作为水中机器人竞赛平台和水中机器人科研平台，要求方便开展竞赛和实验项目，方便独立编写竞赛和实验项目的策略算法。 URWPGSim2D包括服务端(URWPGSim2DServer) 和客户端(URWPGSim2DClient)两部分。服务端模拟水中环境，控制和呈现仿真过程及结果，向客户端发送实时仿真环境和过程信息，半分布式客户端模拟水中机器人队伍，加载比赛或实验策略，完成决策计算过程，向服务端发送决策结果。
裁判控制
策略加载
显示区
时间队名坐标
比赛控制
录像功能
开始一场比赛（1）选择比赛类型
选择比赛类别
（3）选择比赛策略
准备
（4）开始比赛
开始比赛
鱼体设置
（5）鱼体信息设置

仿生机器人综述报告

仿生机器人综述报告一、引言随着科技的不断发展，仿生机器人作为一种新型智能机器人，已经逐渐引起了人们的关注。

仿生机器人是指模仿动物或植物的外形、结构和功能设计出来的机器人。

它们可以模拟动物或植物的行为，具有很强的适应性和灵活性。

本文将对仿生机器人进行综述。

二、仿生机器人的分类根据仿生机器人所模拟的动物或植物不同，可以将其分为多种类型。

以下是几种常见的类型：1.鸟类仿生机器人：这种机器人通常具有翅膀并能够飞行，它们可以用于监测环境和空气质量等方面。

2.昆虫类仿生机器人：这种机器人通常具有六条腿和翅膀，并且非常小巧轻便。

它们可以用于勘测地形、搜索救援等方面。

3.水下仿生机器人：这种机器人通常具有鱼类或海豚等水下动物的外形和运动方式，可以用于海洋勘测、水下救援等方面。

三、仿生机器人的应用仿生机器人有着广泛的应用领域，以下是几个常见的应用领域：1.环境监测：鸟类仿生机器人可以用于监测空气质量，水下仿生机器人可以用于海洋勘测。

2.救援：昆虫类仿生机器人可以用于搜索救援，水下仿生机器人可以用于水下救援。

3.军事领域：仿生机器人可以用于侦察、炸弹拆除等方面。

4.医疗领域：仿生机器人可以模拟动物或植物的运动方式，帮助恢复运动能力。

四、仿生机器人的优势与传统机器人相比，仿生机器人具有以下优势：1.适应性强：由于仿生机器人模拟了动物或植物的外形和运动方式，因此它们在不同环境中具有更好的适应性。

2.灵活性高：由于仿生机器人具有类似动物或植物的结构和运动方式，因此它们在行动时更加灵活。

3.能耗低：由于仿生机器人采用了动物或植物的结构和运动方式，因此它们在行动时能够更加节约能源。

五、仿生机器人的发展趋势随着科技的不断发展，仿生机器人也在不断地发展。

以下是几个可能的发展趋势：1.智能化：仿生机器人将会越来越智能化，具有更强的自主学习和决策能力。

2.多功能化：仿生机器人将会具有更多的功能，例如可以同时进行环境监测和搜索救援等任务。

水下仿生智能机器人读后感

水下仿生智能机器人读后感《水下仿生智能机器人读后感》篇一当我读完关于水下仿生智能机器人的相关资料后，我的内心就像是被投入了一颗石子的湖面，泛起了层层涟漪。

以前，我对机器人的概念还停留在那种只会按照程序走直线、做简单动作的机械家伙上。

但是水下仿生智能机器人完全打破了我的这种固有认知。

就像打开了新世界的大门，我看到了一个融合了生物学、机械学、计算机科学等众多学科的奇妙产物。

你看，这些机器人模仿鱼类或者其他水生生物的形态和动作，那流畅的线条和灵动的姿态，仿佛它们就是深海里土生土长的居民。

我不禁想起自己去水族馆看鱼的时候，那些鱼儿自由自在地游来游去，身姿摇曳。

而现在，这些机器人就像是它们的“科技版兄弟”。

这让我觉得科技有时候真的很神奇，就像一个超级魔法师，把大自然的东西拿来，然后用自己的魔法棒一点，就创造出了这么令人惊叹的玩意儿。

我觉得水下仿生智能机器人在海洋探索方面肯定有着巨大的潜力。

海洋对于我们人类来说，就像是一个神秘的宝藏库，但是大部分区域都还处在一种未知的状态。

也许这些机器人就能像勇敢的探险家一样，深入那些我们人类难以到达的深海区域。

它们可以去寻找那些可能存在的新物种，或者探寻海底的资源。

不过呢，我也有点担心。

我担心随着这些机器人在海里到处活动，会不会对海洋生态造成一些意想不到的影响呢？就像一个突然闯入别人家园的不速之客，虽然它们的目的是探索，但是谁也说不准会不会不小心破坏了什么。

我还想到了一个挺有趣的事儿。

要是这些机器人发展到足够智能的程度，会不会有自己的“小情绪”呢？哈哈，这听起来有点荒谬。

但是你想啊，它们不断地学习和适应海洋环境，也许在某种程度上会表现出一些类似生物的特性。

比如说，如果它们遇到了危险的情况，像被深海的巨大水压或者复杂的海流冲击，会不会像生物一样本能地去躲避呢？这让我感觉我们正在创造一种介于生物和机械之间的奇特存在。

总之，读完水下仿生智能机器人的相关知识后，我既对科技的发展感到兴奋和骄傲，又对可能出现的问题感到有些担忧。

基于生物仿生的水下机器人设计实验报告

基于生物仿生的水下机器人设计实验报告一、引言水下世界充满了神秘和挑战，为了更好地探索和利用水下资源，水下机器人的研发成为了重要的研究方向。

生物仿生学为水下机器人的设计提供了新的思路和灵感，通过模仿生物在水下的运动方式、感知能力和适应环境的特性，可以设计出性能更优越、功能更强大的水下机器人。

二、实验目的本实验的目的是设计一款基于生物仿生的水下机器人，以提高其在水下的运动效率、机动性和环境适应能力。

通过对生物原型的研究和分析，将生物的优秀特性应用到水下机器人的设计中，实现更高效、更智能的水下作业。

三、生物原型选择在众多水下生物中，我们选择了鱼类作为主要的仿生对象。

鱼类经过漫长的进化，具备了出色的水下运动能力和适应能力。

其中，金枪鱼和鳗鱼的身体形态和运动方式具有较高的研究价值。

金枪鱼具有流线型的身体结构，能够减少水阻，快速游动。

其尾鳍的摆动方式高效而有力，为推进提供了强大的动力。

鳗鱼则具有灵活的身体，可以在狭窄的空间中自由穿梭，其蜿蜒的运动方式有助于在复杂的水下环境中行动。

四、设计思路（一）外形设计根据金枪鱼的流线型身体结构，设计水下机器人的外壳，减少水阻。

采用类似鳗鱼的柔软可弯曲的结构，增加机器人在狭窄空间的通过性和机动性。

（二）推进系统模仿金枪鱼的尾鳍摆动方式，设计了一套高效的推进系统。

通过电机驱动连杆机构，实现尾鳍的周期性摆动，产生推进力。

（三）感知系统借鉴鱼类的侧线感知系统，在机器人表面安装压力传感器，用于感知水流的变化和周围环境的信息。

（四）控制系统开发了基于反馈控制的算法，根据感知系统获取的信息，实时调整机器人的运动姿态和速度。

五、材料与设备（一）材料1、高强度轻质复合材料，用于制造机器人的外壳，以保证强度的同时减轻重量。

2、防水密封材料，确保机器人内部电子元件不受水的侵蚀。

（二）设备1、高性能电机和驱动器，为推进系统提供动力。

2、高精度传感器，包括压力传感器、姿态传感器等。

3、微控制器和电路板，用于控制机器人的运动和处理传感器数据。

基于仿生水母的水下机器人结构设计与试验研究

基于仿生水母的水下机器人结构设计与试验研究
张冬冬;江一行;范云杰;孙垒
【期刊名称】《机电工程》
【年(卷),期】2024(41)4
【摘要】针对水下探测机器人隐蔽性好的需求,设计了一种仿生水母机器人。

首先,进行了水母机器人的仿生设计,通过生物特征提取及功能耦合确定了机器人的功能设计要求,基于机构原理图,进行了三维模型设计;其次,对多杆推进机构进行了运动学求解,获得了两个闭环求解方程,并以此为依据,给定了一个尺寸设计案例;然后,采用ANSYS软件对设计案例进行了刚柔耦合分析和模态分析,对关键结构的强度和刚度进行了验证,获得了结构的低阶模态频率及振型,并为声学驱鱼装置的选择提供了依据;最后,根据设计模型制作了实物样机并进行了水下调试,获得了试验参数并验证了机器人的功能。

研究结果表明:多杆推进机构在运动过程中最大等效应力约为4.92 MPa,最大变形量约为3.89 mm,该结构满足强度和刚度要求;通过实物样机制作与试验,实现了仿生水母机器人的水下游动和转向等功能,初步验证了方案的可行性;机器人在主驱动电机初设转速的驱动下,直线运动速度约为58.3 mm/s,转向速度约为22.5°/s。

【总页数】8页(P739-746)
【作者】张冬冬;江一行;范云杰;孙垒
【作者单位】浙江机电职业技术学院智能制造学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH122;TP242
【相关文献】
1.基于单片机的仿生水母水下机器人设计
2.仿生水母机器人SMA驱动技术及试验研究
3.基于仿生水母机器人的水下摄像机
4.一种矿井水害监测用仿生水母机器人的结构设计
5.基于凸轮传动的仿生水母机器人设计
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仿生机器人的设计与应用案例

仿生机器人的设计与应用案例随着人工智能技术的逐步完善，机器人已经成为人们越来越关注和重视的领域。

特别是仿生机器人的出现和迅速发展，更是为人们带来了无限的探究和发展空间。

那么什么是仿生机器人呢？简单来说，仿生机器人就是追求像生物体一样的智能和特征特性的机器人。

它们模仿着生物机体的形态、特性和适应性来实现更高效、更智能的功能。

本文将探讨仿生机器人的设计与应用案例。

设计原则仿生机器人的设计具有相应的原则，主要包括形态、功能和控制三个方面：1. 形态：仿生机器人的形态应该具有生物机体所具有的相关特征，包括大小、形态、材料等。

2. 功能：仿生机器人的功能应该与生物对应起来，比如感官、移动方式、柔性等。

3. 控制：仿生机器人的控制方式应该能够模拟生物的控制方式，实现智能化控制。

应用案例1. 智能家居保洁机器人智能家居保洁机器人是一种可以自动打扫居家物品的机器人，可以减轻人们的家务劳动量和疲劳感。

它的设计主要参考了昆虫和爬行动物的爬行方式和感应模式，通过利用强大的人工智能控制系统，实现相应的预定功能和自动化控制，让保洁机器人能够更智能地洗地、拖地、洗衣等任务，解决了人们日常家务的大问题。

2. 外科手术仿生机器人外科手术仿生机器人是一种可以进行微创手术以及复杂外科手术的机器人，是近年来发展迅速的应用案例之一。

它的设计意图主要是模仿昆虫和爬行动物的特性，运用先进的工程学和人工智能技术实现创伤小、损伤少、操作精准、安全性高等功能。

在外科手术中，外科医生可以用控制器来控制仿生机器人的动作，进而实现安全快捷高效的手术方式。

3. 海洋勘探水下仿生机器人海洋勘探水下仿生机器人是一种能够应用于海底勘探、水下探查等领域的机器人，主要仿照海洋生物的生存方式和运动方式。

与人工潜水员不同，该设备可在水下按照设定的航线进行勘测工作，能够探测到很深的位置，同时对于水压，核辐射等都具备高度的抵抗力。

在进行深海勘探和海底资源开发等任务时，不仅节约了时间和代价，也提高了勘测效率和准确性。

浅谈仿生机器人的概念和分类

浅谈仿生机器人的概念和分类
仿生机器人的概念
仿生机器人就是模仿自然界中生物的外部形状、运动原理和行为方式的系统，能从事生物特点工作的机器人。

主要的仿生机器人包括三大类：一是仿人机器人，二是仿生物机器人，三是生物机器人。

仿生机器人的主要特点是它们大多为亢余自由度或者是超亢余自由度的机器人，机器结构相对比较复杂，它的驱动结构和常规的关节型机器人也是不相同的，它们通常是采用绳索、人造肌肉或者是形状记忆合金等等来进行驱动。

仿生机器人分类
按照使用环境的不同，又可以将机器人分为水下仿生机器人，空中仿生机器人和地面仿生机器人。

水下仿生机器人是指模仿鱼类或者是其它水生生物的一些特性研制出的新。

仿生水下机器人的总体设计与分析＊

DOI ：10.15913/ki.kjycx.2024.05.009仿生水下机器人的总体设计与分析＊董苏德，陈佳威，孟巧（南通理工学院电气与能源工程学院，江苏南通 226002）摘要：面向海洋牧场监测工作，设计了一款仿鲨鱼型水下机器人，提出了总体设计方案，计算了水下机器人的重心浮心，利用STARCCM+软件对水下机器人的外部流场进行仿真计算，找出压强较大的部位，为后期制作和选材提供参考。

关键词：水下机器人；总体设计；STARCCM+；水动力分析中图分类号：TP24 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）05-0038-04——————————————————————————＊［基金项目］江苏省大学生创新创业训练计划项目“低功耗的面向海洋牧场的智能水下航行器”（编号：202212056011Z ）；南通市科技计划项目（编号：JCZ21113）；南通理工学院2024届“优秀毕业设计（论文）培育计划”（编号：BS202336）“海洋牧场”是指在一定海域内，采用规模化渔业设施和系统化管理体制，利用自然的海洋生态环境，将人工放流的经济海洋生物聚集起来，像在陆地放牧牛、羊一样，对鱼、虾、贝、藻等海洋资源进行有计划和有目的的海上放养[1-2]。

海洋开发必然涉及水下监测，但人的潜水作业势必要受到无氧、压力、水温等各种条件的制约。

因此，水下监测设备必将成为海洋牧场作业中的主角代替人类去直接观测生物的生活状态和生活环境，在海洋资源的开发和利用上起着不可替代的作用。

最常见的海洋观测设备有水下航行器和浮标[3-4]，水下航行器可作为移动观测点，海洋浮标可进行定点监测和信号传输。

本文将结合水下航行器和海洋浮标的特点，研究和设计一款低功耗的面向海洋牧场且具备智能水下监测系统的水下航行器。

1 总体设计此水下机器人设计的目标是使其在水下能够根据需要，对海洋牧场特定区域内的生物行为进行有效控制与追踪，对生物生存环境进行高效探测与精准评估。

基于混合推进方式的水下仿生鱼机器人研究设计

基于混合推进方式的水下仿生鱼机器人研究设计摘要：论文以水下机器人为研究对象，简要地介绍了水下机器人的总体性能和历史背景，着重对其运动方式和外观设计展开了研究。

关键词：混合推进式；仿生；机器人设计1 水下仿生鱼机器人概述1.1 水下机器人的背景随着全球经济、科研活动的深入发展，地球的陆地资源正在逐步减少，有朝一日终将会被挖掘殆尽。

而地球表面６０％以上是海洋，海洋中蕴藏着比陆地上更加丰富的自然资源。

而面对海洋这么大的面积，使用机器取代人力是必然的发展趋势。

目前机器人发展迅速，海底机器人正变得越来越重要。

1.2 仿生机器人的起源科学家们通过将仿生学和机器人两大学科相结合，提出了水下仿生机器人这一概念，水下仿生机器人根据海洋生物的外形结构和运动方式进行设计，由于海洋生物进过了长期的进化，其外形结构能够很好地适应水下的环境，因此设备运用仿生的理念能帮助人类更好地了解海洋。

美国麻省理工学院（MIT）作为第一个研究机器鱼的科研机构，开启了水下仿生机器人研究的先河。

研究人员于1994年研制成功了第一条仿生机械鱼，他们的主要着重点就是通过提高机器鱼在水下运转的高效性和灵活程度以模拟鱼类的运动形式。

紧接着，英国赛克斯大学（Essex）就以鱼类结构为模板，按照鱼类的运动方式来解决和优化机器人在水下活动的直线和转向问题。

而美国海洋学中心则是把对生物模仿得更加彻底，研制出与龙虾外形极为相似的“机器龙虾”，按照龙虾的身体部分来设计相关功能，大大提高了其在水下的稳定性与灵活性。

1.3 水下仿生鱼机器人的设计意义水下仿生鱼机器人用途广泛，涉及到各个领域。

在民用方面，通过采集水下图像可完成资源勘探、海洋生物研究、海底地势地貌绘制、海底管道检修、鱼群监测、地理研究、水质采用等等。

在军用方面，可以为水下机器人加装声呐、排雷装置等，从而执行特定的军事任务，如定点监控、海底侦查、信息传输、协同作战等等。

由此可见，水下仿生鱼机器人的设计具有很大的发展前景，如何合理地设计水下仿生鱼的外观结构，使其实现相应的功能尤为重要。

水下机器人结构

水下机器人结构随着科技的不断发展，水下机器人结构也在不断演变。

下面，我将对几种常见的水下机器人结构进行简要介绍。

鱼型机器人是一种模仿鱼类外形和游动方式的水下机器人。

这种机器人通常由一个鱼形的外壳和内部的控制系统组成。

它通过模拟鱼的游动方式，可以在水下进行前进、后退、转弯等动作。

鱼型机器人的优点是可以在水中自由行动，但是其结构与鱼的差异较大，难以实现高精度控制。

机械臂型机器人是一种具有可操控机械臂的水下机器人。

这种机器人的机械臂可以对其进行精细的操作，例如抓取、搬运等。

机械臂型机器人的优点是可以在水下进行较为精细的工作，但是其操作难度较大，需要专业的技术人员进行操作。

仿生型机器人是一种模仿生物体结构和运动方式的水下机器人。

这种机器人通常由一个仿生型的外壳和内部的控制系统组成。

它通过模拟生物体的游动方式，可以在水中进行高速、高精度的运动。

仿生型机器人的优点是可以在水中进行高速、高精度的运动，但是其结构较为复杂，制造难度较大。

轮式/履带式机器人是一种采用轮子或履带作为移动方式的水下机器人。

这种机器人通常由一个外壳和内部的控制系统组成。

它通过轮子或履带的移动方式，可以在水中进行前进、后退、转弯等动作。

轮式/履带式机器人的优点是在较为复杂的水下环境中具有较强的适应能力，但是其移动速度较慢。

以上就是几种常见的水下机器人结构。

每种结构都有其独特的优点和适用范围。

在选择水下机器人时，需要根据实际需求和场景来选择合适的结构类型。

随着科技的不断发展，水下机器人已经成为了海洋探索和科学研究的重要工具。

水下机器人的结构设计与其性能有着密切的，而参数优化则能够进一步提升其性能。

本文将探讨水下机器人的结构设计及参数优化。

水下机器人的框架结构是其最基本的部分，它决定了机器人的整体形状和尺寸。

框架结构通常采用轻量化材料，如碳纤维复合材料和铝合金，以减轻机器人的重量，同时还要保证足够的强度和刚度。

推进系统是水下机器人的重要组成部分，它决定了机器人的运动能力和效率。

基于幽灵蛸的仿生水下机器人设计

基于幽灵蛸的仿生水下机器人设计
李泽楷;张苏楠;赵心杰;吕泽涛;柴启航
【期刊名称】《机电工程技术》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】为解决传统水下机器人螺旋桨推进器体积大、容易被雷达探测、水草缠绕和推进效率低等问题。

受生物幽灵蛸灵活性、平稳性运动的启发,根据生物幽灵蛸的外形特征和运动机理设计了一款水下机器人。

该机器人由流线型头部,空腔外壳,双自由度水翼短鳍和喷射机构组成。

通过短鳍的控制和喷射机构的推进,可以实现仿生幽灵蛸的前进、转向、俯仰等姿态调整动作。

通过SolidWorks软件对装置进行了三维建模和仿真分析,验证结构设计的合理性,加工制作模型样机,最后通过水下实验,验证了所设计的仿生机器人具有高度灵活性、平稳性、低噪声等优点,可以作为水下侦察和环境监测的载体。

【总页数】4页(P48-51)
【作者】李泽楷;张苏楠;赵心杰;吕泽涛;柴启航
【作者单位】太原工业学院工程训练中心;太原工业学院机械工程系;太原工业学院自动化系
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.基于单片机的仿生水母水下机器人设计
2.基于环形长鳍波动推进的仿生水下机器人设计
3.小型水下巡航机器人表面减阻仿生设计
4.基于柔性长鳍波动推进的仿生水下机器人设计与实现
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仿生水下机器人研究现状及其发展趋势

仿生水下机器人研究现状及其发展趋势近年来，随着科技的不断进步和人们对水下资源的探索需求的增加，仿生水下机器人成为了研究热点之一、仿生水下机器人是通过模仿海洋生物的外形结构和运动方式，利用先进的传感器和控制算法实现水下探测、操控和作业等功能的机器人。

目前，仿生水下机器人的研究现状主要体现在以下几个方面：1.机械结构设计：仿生水下机器人的结构设计追求与生物相似，常常模仿鱼类、鳐鱼等海洋生物的外形结构，以提高水下机器人的机动性和操纵性。

例如，鱼类类似的船体结构和鳃片造型的腹鳍可以提高水下机器人的运动效率和流线性能。

2.运动控制算法：仿生水下机器人的运动控制算法通常基于海洋生物的运动方式，如鳍运动、尾蹼运动等。

通过合理设计的运动控制算法，仿生水下机器人能够在水下环境中实现高效、稳定的机动性能，实现多自由度的运动。

3.传感器技术：为了更好地适应复杂的水下环境，仿生水下机器人需要借助先进的传感器技术实现环境感知和对象探测。

常用的传感器包括声呐、摄像头、压力传感器等。

这些传感器能够为仿生水下机器人提供实时的环境信息，提高其水下导航和任务执行能力。

4.自主水下探测：仿生水下机器人能够自主地探测、记录和分析水下环境中的地理和生物信息。

通过搭载多种传感器和数据处理技术，仿生水下机器人能够实现海底地形的三维测绘、海洋生物的观测和研究等任务。

在未来的发展中，仿生水下机器人的研究将朝着以下几个方向发展：1.多机器人协作：随着对海洋和深海资源的需求不断增加，单一的仿生水下机器人往往不能满足复杂任务的需求，因此多机器人协作将成为未来的发展趋势。

通过建立机器人之间的通信和协作机制，多个仿生水下机器人可以实现分布式任务的执行。

2.智能化与自主化：智能化是未来仿生水下机器人研究的重要方向。

通过引入机器学习、深度学习等技术，提高仿生水下机器人的智能化程度，使其能够更好地适应复杂的水下环境，并自主地执行任务。

3.能源与续航能力的提升：仿生水下机器人的能源和续航能力对其在实际应用中的持续作业至关重要。