• UID2233
  • 登录2018-09-21
  • 粉丝1
  • 发帖80
  • 科研点数0点
优异服役勋章
创想三维 发布于2018-08-29 14:19
0/107

创想三维:研究人员利用3D打印机和防技术开发机器鱼

楼层直达
机器鱼可以是科学研究测量的智能工具,也可以仅仅是家庭的新“宠物”,3D打印的应用,让研究人员可以更方便的开发和测试,近期类似的研究火爆。来自土耳其菲拉特大学的研究团队近期正在使用仿生设计,为不同的海洋应用提供灵活的解决方案,例如观察水下生物,采集水下地理环境,发现和防治污染发现和防治污染,淹没区域管道线路故障的检测等。
3D打印机器鱼的详细机械配置
该团队最近发表了一篇论文,题为“智能仿生游泳机器鱼的设计和制造”,介绍了他们3D打印的仿生水下自主航行器。论文摘要中写道:“本文介绍了具有双连杆推进尾部机构的仿生自主机器鱼原型(i-RoF)的机电一体化设计和制造。对于设计过程,采用多链接仿生方法,使用真实鲤鱼的物理特征作为其大小和结构。根据游泳模式和鲤鱼的尾部振荡确定适当的体率。原型由三个主要部分组成:前刚体,双连杆推进尾机构和柔性尾鳍。原型零件采用3D打印技术生产。为了模拟类似鱼类的强大游泳姿态,提出了一种基于中央模式发生器(CPG)的仿生运动控制结构。设计的单向链式CPG网络的灵感来自七鳃鳗的神经脊髓,它产生稳定的节奏振荡模式。此外,重心控制机构设计在前刚体内,以确保立体运动能力。在这种设计的帮助下,机器鱼在实验池中已能灵活地进行前进,转弯,上下和自主游泳运动。机器鱼的最大前进速度可以达到0.8516BLs-1。”
在设计3D可打印的仿生机器鱼时,要考虑的两个最重要的事情,它的身体结构和游泳模式,因此研究人员花了很多时间观察和测量正在的鱼类确。根据该论文介绍,超过85%的鱼通过弯曲身体和尾鳍游泳,而其余鱼则用中鳍或胸鳍游泳。
研究人员写道“机器鱼的设计有两种基本方法,首先是仿生设计,例如尾部的大小和关节数量,提供身体前进的波动,控制重心保持在一定深度,第二种设计方法仅使用鱼类的运动效果,但它并没有使用真鱼的方式。”
机器鱼原型的自主游泳性能
仿生机器鱼使用振荡和波动的身体运动,菲拉特大学的机器鱼复制了BCF型游泳模式,使用推进式伺服电机驱动尾部。它还具有刚性的前部,鱼雷形状的主体,用于容纳所有传感器和电子设备,以及用于上下移动的重心控制机构(CoG)。
机器鱼的3D模型在SOLIDWORKS中设计,再转移到Voxelizer,然后用FDM 3d打印机和PLA材料制造主体及配件,柔性的尾鳍则用硅胶模具制成的,为了防止毛细和微孔泄露,每个零件表面使用环氧树脂覆盖,并在机器人组装之后涂刷合成涂料。
机器鱼在游泳时需要能够感知周围环境中的静态和动态物体,团队在他们的鱼身上添加了三个夏普红外距离传感器,重量约为3.1千克,长约500毫米,宽76毫米,高215毫米。
设计的前视单元和视角
这项研究提出了基于仿生原理游泳的智能机器鱼原型的设计和制造,以执行现实世界的探索和测量任务,在真实的实验系统中研究了用于三维运动能力的机器鱼原型。在这些分析中,进行了超过72种不同的实验研究,以分析机器鱼的性能特征。例如,为了测试安装部件的密封性能,它们在充满水的测试池中成功运行6小时进行密封试验。该团队未来的研究将围绕使用不同的控制结构检查3D打印机器鱼原型的闭环控制性能,以及测试其在不同水道中的游泳能力。
来源:创想三维 www.cxsw3d.com
您需要登录后才可以回帖
发表回复

杩斿洖椤堕儴