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二号站登录测速机器鱼尾和优雅的数学比例可以为下一代水下无人机的设计提供信息

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水下车辆通常设计用于一种巡航速度,而在二号站登陆测速链接他速度下通常效率低下。与鱼游得好、快或慢的方式相比,该技术2号站线路测速处于初级阶段。

如果您希望您的水下航行器快速穿越数英里的海洋,然后减速以绘制狭窄的珊瑚礁,或加速到漏油地点然后节流阀进行仔细测量,该怎么办?

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弗吉尼亚大学工程与应用科学学院助理教授 Dan Quinn 和他的同事,最近获得了 UVA 博士学位。研究生和博士后研究员钟强发现了实现此类多速任务的关键策略。他们展示了一种在机器人中实施这一策略的简单方法,最终可以为水下航行器设计提供信息。他们的工作最近发表在Science Robotics 上。

在设计游泳机器人时,研究人员不断提出的一个问题是推动机器人在水中前进的部件应该有多硬。这是一个很难的问题,因为在某些情况下运行良好的相同刚度在二号站登陆测速链接他情况下可能会失败。

有一个尾部刚度就像在自行车上有一个齿轮比,Quinn说,他在机械和航空航天工程以及电气和计算机工程方面拥有联合任命,你只能以一种速度提高效率。这就像骑着固定齿轮自行车在旧金山骑自行车一样;仅仅几个街区后你就会筋疲力尽。

这可能是鱼类解决通过调整二号站登陆测速链接刚度这个问题实时:他们拨打不同程度的刚度视情况而定。

问题是,没有已知的方法来测量游泳鱼的刚度,因此很难知道鱼是否以及如何做到这一点。Quinn 和 Zhong 通过结合流体动力学和生物力学来推导出一个模型来说明如何以及为什么应该调整尾部刚度,从而解决了这个问题。

令人惊讶的是,Quinn说,从所有的数学计算中得出一个简单的结果:游泳速度的平方会增加硬度。

为了测试我们的理论,我们建造了一个鱼状机器人,它使用可编程的人造肌腱在水道中游泳时调整自己的尾巴刚度。突然间,我们的机器人可以在更宽的速度范围内游泳,同时使用几乎一半的速度。

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我们的工作是第一个结合生物力学、流体动力学和机器人技术来全面研究尾巴刚度的工作,这有助于揭开尾巴刚度如何影响游泳表现的长期存在的谜团,”钟说。更奇妙的是,我们不仅专注于理论分析,而且2号站线路测速提出了可调刚度的实用指南。我们提出的可调刚度策略已被证明在现实的游泳任务中是有效的,二号站登陆测速链接中机器鱼实现了高速和高同时高效游泳。

既然团队已经模拟了可调刚度的好处,他们将把他们的模型扩展到二号站登陆测速链接他类型的游泳。第一个机器人设计得像金枪鱼;现在,该团队正在考虑如何将二号站登陆测速链接放大到海豚或小到蝌蚪。他们2号站线路测速在建造一个机器人来模拟黄貂鱼的起伏运动。

我认为我们不会很快用完项目。我们观察过的每一种水生动物都给了我们关于如何建造更好的游泳机器人的新想法。而且海里有更多的鱼,奎因说.


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