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从算法中感受鱼之乐创新故事

2018-10-29 11:53:02

从算法中感受鱼之乐(创新故事)

03:26:35 ??来源:人民 ??

看到一条鱼,通常人们会想到餐桌上各种方法调制出来的鱼类美食,然而对中科院自动化所仿生机器鱼课题组成员来说,首先想到的却是如何能进一步改进控制算法,在仿生鱼身上完美地呈现鱼的游动。

仿生机器鱼课题组成员、中科院自动化所研究员王硕介绍,课题组研究仿生鱼已经有10多年了。2001年,课题组谭民研究员就开始了这方面的探索,一开始的主要工作是对鱼类的跟踪模仿。

大约两年后,课题组发现,要提高仿生机器鱼对环境的适应性,需要它有水中的三维运动能力,即除简单的前后推动外,还要能够上浮下潜,甚至能保持某一深度活动。为此,课题组在多关节仿生机器鱼的基础上,总结设计了一种新型机器鱼,实现了仿生机器鱼的俯仰和浮潜运动。

2004年,课题组创造性地提出了一种基于重心的仿生机器鱼俯仰姿态与深度控制方法,用于实现机器鱼水中的浮潜运动。这种方法通过调节改变机器鱼的重心位置,实现对机器鱼俯仰姿态的调节。

如今,经过10余年的攻坚,课题组结合仿生学、机器人学、机械学和智能控制,探讨了鱼类游动的机制,形成了身体/尾鳍推进、胸鳍推进、两栖、海豚式推进等多个系列产品,聚焦于高机动、高游速两大指标,搭建了利用多模式控制技术将多种性能集成到高性能机器鱼的平台。

王硕说,工业及军事等领域的需求推动了仿生机器学研究,目前通过学习、模仿的方法来复制和再造生物的形态、结构、功能等成为机器人学的一个重要研究方向。

鱼类是早的脊椎动物之一,在亿万年的自然选择中进化出非凡的水中运动能力,游泳技巧超出人类现有的航海技术。跟普通的水下推进器相比,鱼类的游动具有高效率、高机动性、低扰动的运动特点,同时还能适应水下复杂的生存环境。

王硕表示,科学家在探索一种不同于螺旋桨推进的高效率、机动灵活的水下推进方式,而仿生机器鱼作为鱼类推进机理和机器人技术的结合点,为研制新型的水下航行器提供了一种新思路。仿生机器鱼在狭窄或危险水下环境中的监测、水下救捞、水下考古、水下设备检修等方面具有广阔的应用前景。

目前,国际上对仿生机器鱼已经开展了很多研究工作,认为波动推进方式具有很多独特的优势。体研发水平处于世界前列。未来课题组将在已有的研究基础上,对减阻、减重、动力等多方面的算法进行技术攻关,提出更多创新性的理论成果。

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