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不到200美元工科学生就能制作出逼真的机器人鱼台风

台风    
2022年08月12日

不到200美元,工科学生就能制作出逼真的机器人鱼

机械工程专业的学生挑战自我,制作出一条机器人鱼,它不仅像真实的鱼一样游动,而且看起来也很漂亮,证明了软机器人技术固有的可能性。

当人类第一次想到机器人时,它们很笨拙,由铝和钢制成,无法移动。即使在远处,也没有机会将机器人误认为人类或任何其他类型的生物

通过计算机辅助设计建模,由学生工程师组成的团队与史密斯国际机械工程教授,航空航天和机械工程学系副主席Satyandra K. Gupta博士一起努力,以推动机器人技术的应用。

创造一条柔软的机器人鱼,从远处看,它会被误认为是真正的鱼。

这条鱼名为SCI-FI BOT,是根据莎莎彗星金鱼制成的。

USC维特比大学二年级学生Mishaal Parekh说:“这是一条超级普通的鱼,尤其是在美国。这将使研究鱼及其运动变得更加容易,并使其尽可能逼真。”

通过两组研究生和机械工程专业学生的辛勤工作,逐步实现了不到200美元的现实。

该鱼于2018年夏季启动,最初的团队由两个学生组成:Aniruddha Shembekar和Rohil Aggarwal,他们使鱼成为了基本要素,在过去的一个学期中,通过第二支团队的工作,鱼获得了直观,逼真的运动并看起来。

第二支队伍包括Manish Shastrakar,Yilun Yu,ChienTzai Chen,Mishaal Parekh和Jonathan Wilson。

“很多人以前都尝试过创建机器人鱼,但是如果您看一下实际鱼的功能,机器人版本根本就不具备能力。该项目的主要目标是集成摄像头等元素,同时确保鱼具有灵活而逼真的外壳,模仿了莎莎彗星金鱼的实际运动,”硕士二年级学生和团队负责人Manish Shastrakar说。

出现

SCI-FI BOT很难获得其漂亮的外观。该过程始于对可模仿真实鱼皮功能的材料的研究。该团队联系了3D打印机,但是,找不到能够在皮肤上无缝整合颜色和纹理的高性价比解决方案。

转向计划B,该团队使用了填充有硅树脂的模具来制作鱼的外部主体。

随后,他们用颜料增强了这种“皮肤”,以复制萨拉莎彗星金鱼所期望的颜色和比例。

运动

您如何让机器人像真正的鱼一样运动?您需要在不同的环境中从各个角度研究真实版本,这正是该团队所做的。鱼使用几种不同类型的运动,而学生团队则选择专注于子香兰形式。

这意味着,随着尾巴的移动,您将看到一直到鱼头的运动。通常,这表明鱼的身体较硬,在降低对操纵的控制的同时,给了鱼以速度。

从设计角度来看,这与3D打印的刚硬的车身完美对齐。这还意味着需要更少的伺服电机来模拟模型中的这种类型的运动。

为了完善SCI-FI BOT的运动,该团队测量了鱼在运动时身体部位与自己的纵轴的角度。伺服电机被放置在这些旋转点中的每一个上。

寻求挑战

为了获得在不断发展和令人兴奋的专业机会的机器人技术方面的实践经验,学生们寻找了先进制造中心的负责人古普塔,该项目将使挑战他们

“要养一条鱼不是一件容易的事,因为必须明确运动和形状,并应对空间限制,”二年级硕士生Yulin Yu说道。“特别是,机器鱼为克服从软件设计到电路,从机械设计到美学的各种挑战提供了机会。所有这些以及鱼必须在水下工作。”

SCI-FI BOT团队应对了许多挑战,将以前的电池寿命延长了两倍,并确保可以无线充电。下一步:进行深度控制并赋予鱼类自治权-使其能够独立地从A点到达B点。

同时,学生们还学习了有关在战es中工作的宝贵经验。“我学到的是成为所有行业的杰作。从联系鱼皮供应商到创建CAD模型再到编辑我们的工作视频,” Parekh说。

水下见解

软机器人是一个正在发展的领域,因为与硬机器人相比,它们被认为更安全,更容易操作。同时,软机器人更接近人体和动物的身体,使它们更容易融合。

一条机器鱼,特别是可以用来研究海洋生物。过去,生物学家一直受到会干扰海洋生物生存的工具的束缚,他们将能够使用SCI-FI BOT这样的机器人更好地近距离观察鱼类的行为方式以及彼此之间的交流。

“这并不引人注目,因此更容易自然地了解海洋中正在发生的事情,” Parekh说。

除此之外,我们学到的东西可以帮助我们改善自己在水体中的航行方式。

“从研究的角度来看,您越能复制鱼,就越能更好地了解鱼的游泳方式,从而了解鱼的效率。它们如何节约能源或应对潮流?我们可以利用它来帮助我们设计水下车辆。”古普塔说。

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