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机器人鱼混入鱼派!研究人员开发出仿生机器人鱼

时间:2024-06-21

1月18日消息,最近,哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)和威斯生物启发工程研究所的研究人员开发了一组鱼形水下机器人,它们可以像鱼一样和平地聚在一起,您还可以自动导航并找到彼此,并协作完成任务。

这也是研究人员首次在水下机器人领域展示具有隐式协调(隐式协调)的复杂三维集体行为。

鱼群的行为可以帮助他们寻找食物,迁移或避免捕食。

没有鱼在协调他们,也没有鱼在“耳语”。

讨论这些事情。

相反,这种行为总体上来自所谓的隐式协调鱼,它们可以根据他们看到的类似行为做出决策。

这种分散但自主的自我组织长期吸引着科学家去探索。

▲鱼形水下机器人Blueswarm,空中无人机已在各个领域证明了其价值。

水下无人机还可以在生态,转向和其他水下场景中体现其价值。

在过去的几年中,人们已经了解了一些有趣的水下机器人,其中最常见的类型是“鱼雷”机器人。

型机器人。

这种机器人在开阔水域中巡航时非常高效,但不能用于在珊瑚礁或码头的角落和缝隙中巡航。

为了在复杂而微妙的水下环境中航行,魏斯研究所通过探索自然界创造了一个仿生机器人。

这种仿生机器人模仿鱼的形状,也模仿鱼群的运动。

作者FlorianBerlinger和RadhikaNagpal将他们的研究结果写到了一篇论文中,最近,该论文发表在“ Science Robot”上。

1.成为一条鱼,并被纳入鱼群中。

纳格帕尔(Nagpal)看到鱼在潜水时成群游动,他开始问:“我们是否可以创建一组机器人,以便它们在移动时像鱼群一样有一群?一致性?” ▲Blueswarm的组成因此,这次科学家开发了一种名为Blueswarm的小型机器人。

通过3D打印,该机器人被制成鱼的形状。

它使用螺旋桨作为散热片,并使用照相机作为眼睛。

柏林人说:“机器人通常部署在人类无法接近的地方或危险区域。

在这些地方,人类甚至无法干预机器人。

在这种情况下,一个自给自足且高度自治的团队的优势非常明显。

通过使用隐式规则和3D视觉,我们可以在没有GPS和WiFi支持的水下环境中创建高度自治的替代水下系统”。

但是对于一般的鱼类来说,总的来说,这种机器人远没有六英尺长的金属管那么吓人,并且不会因为螺旋桨的巨响而吓跑鱼类。

其次,模仿鱼类学校活动的细节并满足水下工作在三维空间中工作的要求,这对于水下机器人也是一个巨大的挑战。

因此,研究人员为Blueswarm配备了发光二极管,可以将其转换为像水下生物一样发光以进行信号分类,并使用自定义算法来确定LED光源的强度和变化,这应该是位置和周围的环境每个机器人。

的环境。

Blueswarm基于相机最前端的光敏传感器和机器人来调整游泳动作和光照条件,并自动组织多个人在水中游泳。

它们可以组装成“铣削(注意:固定坯料,使用高速旋转铣刀在坯料上移动,并切出所需的形状和特征)”。

模式,允许新添加的机器人以任何角度进入团队。

它可以适应“鱼群”的运动状态。

及时。

▲多机器人构建“铣削”机器人。

模式。

如果研究人员要求Blueswarm机器人小组在水箱中找到红色的LED灯,他们可以独立搜索该灯,当其中一个机器人找到指定的灯时,它将改变LED灯的闪烁状态它的身体提醒其他机器人。

纳格帕尔说:“ Blueswarm的研究结果代表了水下自组织集体行为研究的重要进展”。

这项技术的目的是,首先,这些机器人可以在不干扰海洋生物的情况下监控其健康状况。

同时,他们还可以以更有效的方式在码头和轮船下检查船体。

也许他们也可以在搜救中发挥作用。

通过这项研究,人们甚至可以建立更先进的机器人集体,并对自然界中动物的表现活动有更深入的了解。