Robot cá rô phi thông minh giúp thăm dò dưới nước

Đăng lúc: Thứ hai - 10/09/2018 10:53 - Người đăng bài viết: SuperG
Robot cá rô phi thông minh giúp thăm dò dưới nước

Robot cá rô phi thông minh giúp thăm dò dưới nước

Cá rô phi sinh học lấy cảm hứng từ cá rô phi sinh học có cơ chế đuôi linh hoạt, có thể bơi giữa các đối tượng sống lặng lẽ với mức tiêu thụ thấp hơn và khả năng cơ động cao hơn trong nước, nơi mà cánh quạt thông thường AUV không thể tiếp cận.

Các loại robot này được ưu tiên cho các mục đích thăm dò, quan sát và tìm kiếm dưới nước, đặc biệt là nơi cần có khả năng cơ động. Một nhóm các nhà nghiên cứu kỹ thuật từ Đại học Firat ở Thổ Nhĩ Kỳ đang sử dụng thiết kế sinh học và in 3D để xây dựng một con cá rô-bốt thông minh cho các nhiệm vụ thăm dò và khảo sát thực tế.

Mẫu cá rô phi in 3D

Nhóm nghiên cứu đã xuất bản tác phẩm của mình trong một bài báo có tiêu đề “Thiết kế và sản xuất các loại Robot thông minh cho chế độ bơi sinh học,” của Mustafa Ay, Deniz Korkmaz, Gonca Ozmen Koca, Cafer Bal, Zuhtu Hakan Akpolat và Mustafa Can Bingol.

Bài báo này trình bày thiết kế và sản xuất cơ điện tử của một mẫu cá rô phi tự động kiểu sinh học kiểu tự nhiên (i-RoF) với cơ chế đuôi kép liên kết. Đối với quy trình thiết kế, phương pháp tiếp cận sinh học đa liên kết, sử dụng các đặc điểm vật lý của cá chép thực như kích thước và cấu trúc của nó, được điều chỉnh. Tỷ lệ cơ thể thích hợp được xác định theo chế độ bơi và dao động đuôi của cá chép. ... đặc điểm của cá rô phi được thực hiện với chuyển động về phía trước, quay, lên xuống và tự động bơi trong bể thử nghiệm. Tốc độ chuyển tiếp tối đa của cá rô phi có thể đạt tới 0,8516 BLs-1 và hiệu suất bơi ba chiều tuyệt vời thu được. 

Các yếu tố quan trọng trong việc thiết kế cá rô phi sinh học in 3D chủ yếu là các chế độ bơi lội và cấu trúc cơ thể của cá. Trong ichthyology, hơn 85% cá bơi bằng cách uốn cong cơ thể và / hoặc vây đuôi (BCF) và khoảng 15% cá bơi bằng vây trung bình và / hoặc vây ngực (MPF). Những đặc tính sinh học này cho thấy mô hình robot kiểu Carangiform BCF là một cách tiếp cận thích hợp cho thiết kế AUV.

"Có hai phương pháp cơ bản trong thiết kế cá rô bốt", các nhà nghiên cứu viết. "Đầu tiên là thiết kế sinh học có các yêu cầu nhất định như đuôi có kích thước và số lượng khớp để cung cấp sóng di chuyển cơ thể và khả năng ở lại ở độ sâu nhất định với sự kiểm soát của trọng tâm. chỉ có tác động chuyển động của cá, nhưng nó không được lấy cảm hứng từ cá thực sự. "

Cấu hình cơ học chi tiết của cá rô phi.

Cá rô phi của chúng bắt chước các chế độ bơi Carangiform kiểu BCF với cơ chế đuôi đẩy được điều khiển bằng động cơ servo. Nguyên mẫu cá rô bốt bao gồm năm thành phần cơ bản bao gồm thân chính cứng phía trước, cơ cấu đuôi hai liên kết, bộ điều khiển thực hiện mô hình Máy tạo mẫu trung tâm (CPG), thiết bị nhìn phía trước và vây đuôi linh hoạt. Thân hình ngư lôi cứng phía trước được thiết kế để chứa các thiết bị điện tử, cảm biến và cơ chế điều khiển trung tâm trọng lực (CoG). Cơ chế điều khiển CoG cung cấp thành công khả năng chuyển động lên xuống. Bộ điều khiển vận tốc dựa trên CPG được điều chỉnh để tạo ra các kiểu dao động mạnh mẽ, trơn tru và nhịp nhàng. Các liên kết đuôi được điều khiển bởi các động cơ servo công suất cao và một vây đuôi linh hoạt cố định để cuống được thiết kế để tạo ra sóng di chuyển cơ thể của nguyên mẫu. Các liên kết này kết nối với nhau theo hình dạng của một chuỗi cấu trúc tạo ra lực đẩy cần thiết cho chuyển động bơi. Khi cá rô bốt có thể cảm nhận được những trở ngại tĩnh và / hoặc động trong môi trường khi chúng di chuyển qua nước, nhóm nghiên cứu đặt ba cảm biến khoảng cách hồng ngoại sắc nét ở bên trái, bên phải và phía trước của cá rô-bốt.

Cấu hình cơ khí chi tiết của liên kết đuôi thứ hai: các mô hình chưa lắp và gắn kết.

Các mô hình 3D của cá rô phi được thiết kế trong SolidWorks. Các tệp STL sau đó được chuyển đổi thành định dạng voxel trong Voxelizer, nơi cấu hình cài đặt lớp, in và điểm hỗ trợ của nó. Mỗi phần của nguyên mẫu được in 3D bằng dây tóc PLA, và vây đuôi mềm dẻo được tạo ra bằng cách sử dụng khuôn silicone. Khuôn vây đuôi bên ngoài cũng được thiết kế và sản xuất bằng công nghệ in 3D. Tất cả các bộ phận đều được phủ nhựa epoxy để ngăn chặn sự rò rỉ có thể xảy ra từ các lỗ chân lông nhỏ được hình thành trong quá trình sản xuất. Sau giai đoạn lắp ráp, bề mặt bên ngoài được phủ bằng sơn tổng hợp để tránh rò rỉ có thể do các mao mạch mao mạch gây ra trong quá trình lắp ráp.

Vây đuôi in 3D.

Nguyên mẫu cá rô bốt dài khoảng 500 mm, rộng 76 mm và cao 215 mm. Khối lượng nguyên mẫu cũng xấp xỉ 3,1 kg.

Các nhà nghiên cứu giải thích: “Nguyên mẫu cá rô phi cho khả năng chuyển động ba chiều được nghiên cứu trong hệ thống thực nghiệm thực nghiệm. Trong các phân tích này, hơn 72 nghiên cứu thực nghiệm khác nhau đã được thực hiện để thu được các đặc tính của nguyên mẫu”. "Để kiểm tra hiệu suất bịt kín của các bộ phận được gắn, chúng chạy trong 6 giờ trong bể thử đầy nước. Thành công của việc kiểm tra niêm phong được quan sát."

Trong công việc tương lai, các màn trình diễn điều khiển vòng kín của nguyên mẫu sẽ được kiểm tra với các cấu trúc điều khiển khác nhau và hiệu suất bơi của robot sẽ được thử nghiệm ở các nguồn nước khác nhau.

Thiết kế cá rô-bốt này cung cấp các giải pháp linh hoạt cho các ứng dụng biển khác nhau, như kiểm tra tài nguyên dưới nước, xác định ô nhiễm, quan sát các hình thức sống, khảo sát các khu vực ngập nước, phát hiện lỗi trong đường ống điện hoặc dầu, an ninh đường bờ và các cơ quan quân sự.


Nguồn tin: 3ders.org
Đánh giá bài viết
Tổng số điểm của bài viết là: 0 trong 0 đánh giá
Click để đánh giá bài viết
 

Giới thiệu sản phẩm dịch vụ

Giới thiệu sản phẩm dịch vụ Giới thiệu sản phẩm dịch vụ: -          Cung cấp giải pháp, thiết kế các sản phẩm Robot gia dụng -          Cung cấp các sản phẩm điện thông minh, nhà thông...

Thăm dò ý kiến

Bạn có muốn sở hữu một Robot trong nhà không?

Cần một Robot để dọn dẹp

Cần một Robot trông nhà

Cần một Robot để giải trí

Bạn cần một Robot theo cách khác

Bạn đã có rồi

Bạn không cần

Liên kết