Подводные роботы: анализ движения мягкотельного рыбообразного робота

Подобные рыбам структуры могут ускоряться и маневрировать лучше, чем большинство других искусственных подводных аппаратов. По этим причинам рыбообразные роботы хорошо подходят для исследовательских подводных задач. Тем не менее, полное понимание механизмов, регулирующих плавательные движения рыбообразных роботов, остаётся неуловимым, ограничивая производительность таких подводных роботов.

Примечательно, что волнообразное движение влечёт за собой сложное взаимодействие между деформацией тела и движением жидкости. Разработка высокопроизводительных роботов с использованием такой сложной динамики и есть главная цель исследований рыбообразных роботов, ведущихся господином Айгуо Мингом (Aiguo Ming) и его коллегами из токийского Университета Электро-Коммуникаций (University of Electro-Communications).

В последнее время Мин и его коллеги, в том числе Венджинг Зао (Wenjing Zhao), показали, как анализ взаимодействия с жидкой средой может быть применён для захвата движения мягкотельного рыбообразного робота. Взаимосвязанные уравнения, описывающие взаимодействие между давлением жидкости на робота и нагрузкой, создаваемой движением рыбы, решались численно-алгоритмическим сеточным методом. Смоделированная динамика была сравнена с экспериментальными измерениями поведения робота, приводимым в движение с помощью пьезоэлектрического волокнистого композиционного материала.

В колебательном движении робота увеличение частоты колебаний приводит к уменьшению смещения киля, а движущая сила не имеет прямопропорциональной зависимости от частоты колебаний робота. Тенденции в изменении перемещения и движущей силы рыбообразного робота на разных частотах колебаний были определены путём анализа взаимодействия с жидкой средой и экспериментально подтверждены с помощью действующего прототипа робота. Эффективность анализа взаимодействия с жидкой средой была проверена и оказалась полезной для оценки двигательных характеристик рыбообразного робота, улучшения его дизайна и управления.

Успешное исследование прокладывает путь будущим приложениям анализа взаимодействия с жидкими средами для повышения производительности подводных роботов.

Успешное моделирование динамического взаимодействия между мягкотельным рыбообразным роботом и его окружением было продемонстрировано исследователями из Университета Электро-Коммуникаций (Токио). Понимание моторики движения рыб могут улучшить характеристики рыбообразных роботов, предпочтительных для решения подводных задач.

Phys.org