项目是由ICPF材料驱动的超微型仿生机器鱼,可由3V低电压驱动,具有体积小、无噪音、无水分解、成本低、生物亲和力很强等特点。作品对毫、厘米级水下微型仿生机器人的设计方法和控制方式进行研究,进行了运动和动力学建模。使用ICPF低电压“生物型”驱动器作为仿生机器鱼的动力装置,通过内置控制电路和微传感器实现了基于反馈控制的水下三自由度游动、避障、主从通讯及鱼群信息交互。在各领域具有广阔应用前景。
目前,仿生水下微型机器人技术的研究是世界各国争相投入的前沿课题,在国民经济建设方面有重要的应用价值。尽管目前国内在水下仿生机器人的微型化、智能化和集成化等研究方面取得了可喜成果,但在水下微型仿生机器人研究方面与国外尚有较大差距。 现有的水下仿生机器人系统大多采用电机驱动的方式,具有噪音大、无法微型化等缺点。 在这种背景下,提出了“低电压非电机驱动的微型仿生机器鱼”项目。
首先,项目组成功研制出新型的生物型驱动器。这种驱动器可以低电压柔性驱动,被称为人工肌肉,同时还具有传感器功能。在性能评价和控制算法确立的基础上,应用该驱动器研制无缆自主游动机器鱼,实现了转弯、避障、上浮下潜、远程控制、自主巡游等功能。
其次,我们对多条机器鱼的协调控制与目标跟踪进行了仿真和实验测试,验证了其结构、性能和控制的有效性。
最后,我们提出了子母机的新概念,研制了可实现大范围高速运动的螺旋桨驱动的母机,并在母机上实现了子机(微型仿生机器人)装载和弹射功能。
低电压驱动水中多功能微型仿生机器人系统可由3V低电压驱动,体积极小、成本低、无噪音、生物亲和性极强等特点,在医疗、民用领域具有广阔的应用前景。
第十二届“挑战杯”作品 三等奖
2011年5月在某校第十七届“五四杯”课外科技作品竞赛中获一等奖。