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查看更多+天上有無人機，地上有無人車，水中有機器魚？
2019年02月18日 11:09:27
來源：中國測試科技資訊平臺 點擊量：16852
機器魚，顧名思義，制作外形像魚的機器。隨著陸地資源的逐漸枯竭，人們大規(guī)模地探索和開發(fā)海洋資源，魚類在水中具有非凡的運動能力，其運動的高速性和性是早期仿生機器魚研究重點關(guān)注的問題。
圖 / 真相君
機器魚，顧名思義，制作外形像魚的機器。隨著陸地資源的逐漸枯竭，人們大規(guī)模地探索和開發(fā)海洋資源，魚類在水中具有非凡的運動能力，其運動的高速性和性是早期仿生機器魚研究重點關(guān)注的問題。
但水下環(huán)境較陸面復(fù)雜，諸如水深壓強、線路絕緣與防漏、低能見度環(huán)境識別等問題均需考慮，功能各有側(cè)重的仿生機器人層出不窮。如配備有化學(xué)傳感器的自主機器魚，能夠在水中游數(shù)小時，用于發(fā)現(xiàn)污染物質(zhì)，并繪制港口的實時三維圖，從而表明當(dāng)前海水中存在什么化學(xué)物質(zhì)以及位于什么地方。這項技術(shù)的開發(fā)將增加港口管理部門監(jiān)視船舶污染、其他類型有害污染物和來自水下管道排放污染物質(zhì)的靈活性和適應(yīng)性，還能促進機器人技術(shù)、化學(xué)分析分析、水下通訊和機器人智能的進步。
圖/翻攝自josys
機器魚的基本結(jié)構(gòu)分為三部分：頭部(包括魚鰭)，身體，尾部。魚鰭只控制魚的向前游動，而身體是魚的主要部分，控制電路及電機和相關(guān)驅(qū)動電路都在其中；尾部可以分為兩部分，都是進行左右擺動，這兩部分都是通過電機控制的連桿來操控的。
在魚頭部分裝有兩個魚須，它代表兩個簡易的接近傳感器，魚須外覆橡膠套進行絕緣，以防止水導(dǎo)電。另外，整個魚密封設(shè)計，利用高彈性的橡膠制作魚的外皮。電源部分能夠自動感知電源的不足，及時報警，由于采用外部密封，所以必須使電源能夠充電而不必經(jīng)常更換電池，只需在魚體上加上外接電源插頭就可以了。
圖 / 《中國測試》
機器魚的動力來自尾巴，這片尾巴，由后部伸出的一只機械臂帶動。機械臂由大臂和小臂組成，位置有點像尺骨與橈骨。它們分別接到兩只電機上，做不同運動。盡管構(gòu)造簡單，合起來就可能構(gòu)成復(fù)雜的動作。可以想象一只拿著扇子的手——肘關(guān)節(jié)也可以扭動，腕關(guān)節(jié)也可以扭動。機器魚模仿的是魚或海豚的動作，魚和海豚尾巴的劃水動作看似簡單，其實需要專門的仿生學(xué)研究其軌跡，得出相應(yīng)的算法，好指揮機械尾巴運動，做到盡量平滑。
機器魚無論是靠身體擺動還是魚鰭擺動，都需要人為控制。這個控制部分代表魚形機器人的大腦和核心。采用無線控制，可以把控制器如單片機放在機器魚內(nèi)部，同時通過遙控器對單片機進行簡單控制。無線電發(fā)射臺傳輸正確信號，機器魚內(nèi)部有一個無線接受裝置，接受到信號以后，向各個子系統(tǒng)發(fā)出控制信號，所以機器魚能按規(guī)定的指令執(zhí)行動作。
機器魚安裝有自主導(dǎo)航裝置，不需實時控制便在港口周圍游動。在電池電量變低時，它們會自動游回充電站充電，在游回的時候，會同時將水質(zhì)數(shù)據(jù)通過無線局域網(wǎng)傳送給研究人員。如果穩(wěn)定性良好，機器魚就可用來監(jiān)測世界各地河流、湖泊和海洋的污染。它們會一直對污染物進行監(jiān)視。當(dāng)某一條魚發(fā)現(xiàn)某種物質(zhì)后，會向其他同伴發(fā)送信息，然后它們會聚集在發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的區(qū)域來共同探測。
圖 / 翻攝自cheapohippo
機器魚可以用很小的能量進行長距離游動，因此更適合在長時間無能源補充及遠距離條件下執(zhí)行任務(wù)。機器魚小巧、靈活，更適合在狹窄、復(fù)雜和動態(tài)的水下環(huán)境中進行監(jiān)測、搜索、勘探、救援等作業(yè)，將應(yīng)用于水生生物的觀察、水下抓取、水下考古等方面。
中科院自動化所研制的機器魚
在人工智能技術(shù)飛速發(fā)展的今天，仿生機器魚必會與智能算法結(jié)合，它更加靈活、聰明的一面將會展現(xiàn)在大家眼前。
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