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打破复杂水域探测困境!浙大仿生机器鱼登CELL子刊,双游动模式展现卓越环境适应性,负重54倍稳定前行
机器人大讲堂· 2025-10-16 19:59
核心技术创新 - 采用创新的后屈曲缺口板驱动/变形系统,将微小线性运动转化为大幅度鳍片拍动,模仿蝠鲼胸鳍运动原理[5][7] - PBNP系统具有变形放大特性,仅需几毫米压缩位移即可产生几十度弯曲角度,弯曲角度随压缩位移单调增加,最大可达60°[7][9][13] - 系统变形能力可通过结构参数定制,安装半径从40毫米缩小到30毫米时,同样压缩5毫米可使弯曲角度从35度增加到48度[9] 双模式游动性能 - 扑翼模式在低频段工作,拍动幅度大,最快速度达1.43体长/秒,最低运输成本仅为3.3,适用于快速推进和高效巡航[10][12][13] - 振荡模式在高频段工作,胸鳍小幅度高频振荡,身体垂直波动小于5.5毫米,仅为自身厚度0.17倍,适用于狭窄空间穿梭[12][16][18] - 机器鱼可实现两种模式智能切换,在宽阔水域用扑翼模式巡航后切换振荡模式穿过42毫米宽缝隙[22] 环境适应性与耐久性 - 耐极端温度范围覆盖0.6℃冷水至87.2℃热水,适应从极地到海底热泉的水域环境[19] - 具备逆水流游动能力,在障碍物交互中可强力击打或轻柔推开,展现强大推进力和环境适应性[20] - 连续工作15小时进行11万次胸鳍拍动后,推力无下降,游动速度仍保持15.5厘米/秒,展现卓越耐久性[24] 多功能集成应用 - 非系留版本采用水体驱动机制,液体向后喷射产生反作用力使游泳速度提升23%,实现混合推进模式[25] - 驱动系统集成水质传感器,每次胸鳍拍动即完成一次水体采样,实现实时环境监测和数据无线传输[27] - 系统具备分配试剂功能,可在游动过程中均匀释放液体饲料或水处理剂,成为水产养殖等场景的移动工作站[27] 未来发展方向 - 计划优化整体体型以减少水动力阻力,集成声学通信模块扩展信号传输范围[29] - 将集成视觉传感器或光传感器等先进传感技术,结合改进控制算法增强自主导航能力[29] - 拟采用更广泛微型水质传感器如pH值和浊度传感器,实现更全面的环境监测功能[29]