3D打印游鱼:人工智能与仿生的结合,就是这么帅!
2018-08-29 17:06:47爱云资讯
3D打印的机器鱼都做什么工作?水下数据采集、毒素检测,是这些其貌不扬的小鱼的看家本领。收集的数据对于研究水质、保护生物多样性都很有意义。原来人工智能和仿生一起用能发挥这么大的作用,难怪很多科研机构都在研究这个方向。
土耳其Firat大学认为,仿生设计可以提供各种海洋应用的解决方案,如观察生物和水下资源、发现和防治污染、排查海岸线风险、测量淹没区域、检测管道故障等等。近日,Firat大学发表了一篇题为《仿生智能机器游鱼的机电设计制造》的论文,讨论了使用3D打印、人工智能和仿生学研发自主水下航行器(AUV)的过程。
摘要中写道:“本文介绍了仿生智能机器鱼原型(i-RoF)的机电一体化设计和制造,此处的机器鱼带有双连杆尾部推进结构。在设计方面,采用多链仿生的方法,参考鲤鱼的物理特征,仿造真实的尺寸和结构。根据鲤鱼的游泳模式和尾部振荡的频率,确定鱼体的身体比例。鲤鱼原型主要由三个部分组成:前部鱼体、双连杆尾部推进结构和柔性尾鳍。原型的生产采用3D打印技术。用中央模式发生器(CPG)的仿生运动控制系统模拟鱼的游泳姿势。设计的单向链式CPG系统模拟神经脊髓,振荡节奏平稳。此外,内置重心(CoG)控制系统,使鱼体保持三维立体的状态。在实验池中测试的时候,机器鱼成功完成了前进、转弯、上下游动和自主游泳运动。最大行进速度可达0.8516 BLs-1,表现非常出色。”
在设计的时候,最重要的考量因素是它的身体结构和游泳模式,因此研究人员花了很多时间对鱼体进行观察。论文中写道,超过85%的鱼通过弯曲身体或尾鳍完成游泳动作,而其他的鱼则用中部身体或胸鳍。
机器鱼的3D模型首先用SOLIDWORKS设计,然后转移到Voxelizer,用PLA材料进行3D打印,柔性尾鳍是用硅胶模具制成的。打印完成后,使用环氧树脂覆盖鱼体,防止微孔泄漏,组装完成之后,使体表覆盖合成涂料,起到进一步防水的作用。
机器鱼在游泳时能感知到周遭的环境,因为它身上有三个红外距离传感器,重量约为3.1千克,长约500毫米,宽76毫米,高215毫米。
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