仿生技术让水下机器人像鱼一样灵活游动
自然界中，鱼类能在水流复杂多变的水下灵活游动、避开障碍，主要得益于身体两侧能感知水流变化的侧线系统。记者21日从中国科学院自动化研究所获悉，受到这一现象的启发，该所科研人员开发了一种名为FlowSight的仿生侧线传感器，让水下机器人也能精准地感知水流变化，像鱼儿一样灵活游动。这为水下机器人在复杂水域中自主导航和环境监测提供了新的解决方案。相关研究成果在线发表于《IEEE机器人汇刊》。
水下机器人可替代人类完成高危水下作业，在深海探测、资源开发、环境监测等领域有广阔的应用潜力。“然而，当前水下机器人却存在导航精度不足、难以感知水流信息、智能化水平待提升等问题。”论文第一作者、中国科学院自动化研究所助理研究员张天栋说。
在这项研究中，科研人员开发的仿生侧线传感器FlowSight，利用一根模仿鱼类侧线神经丘的柔性硅胶触须进行水流传感。当水流碰到触须时，藏在其内部的摄像头就会拍下触须弯曲的细微变化。通过智能分析这些弯曲图案，设备就能读懂水流密码，直接算出水流速度和方向，测速误差仅3%，测方向误差不到1%，完全不需要其他辅助设备。
同时，科研人员把FlowSight传感器装在仿生水下机器人RoboDact身上做测试。“测试结果显示，水下机器人RoboDact能像真鱼一样，感知到水流变化就自动调整游动姿势，不仅能顶着水流前进，还能根据水流情况灵活转向。”张天栋说，未来其在水下勘探、生态监测等场景大有用处。
自然界中，鱼类能在水流复杂多变的水下灵活游动、避开障碍，主要得益于身体两侧能感知水流变化的侧线系统。记者21日从中国科学院自动化研究所获悉，受到这一现象的启发，该所科研人员开发了一种名为FlowSight的仿生侧线传感器，让水下机器人也能精准地感知水流变化，像鱼儿一样灵活游动。这为水下机器人在复杂水域中自主导航和环境监测提供了新的解决方案。相关研究成果在线发表于《IEEE机器人汇刊》。
水下机器人可替代人类完成高危水下作业，在深海探测、资源开发、环境监测等领域有广阔的应用潜力。“然而，当前水下机器人却存在导航精度不足、难以感知水流信息、智能化水平待提升等问题。”论文第一作者、中国科学院自动化研究所助理研究员张天栋说。
在这项研究中，科研人员开发的仿生侧线传感器FlowSight，利用一根模仿鱼类侧线神经丘的柔性硅胶触须进行水流传感。当水流碰到触须时，藏在其内部的摄像头就会拍下触须弯曲的细微变化。通过智能分析这些弯曲图案，设备就能读懂水流密码，直接算出水流速度和方向，测速误差仅3%，测方向误差不到1%，完全不需要其他辅助设备。
同时，科研人员把FlowSight传感器装在仿生水下机器人RoboDact身上做测试。“测试结果显示，水下机器人RoboDact能像真鱼一样，感知到水流变化就自动调整游动姿势，不仅能顶着水流前进，还能根据水流情况灵活转向。”张天栋说，未来其在水下勘探、生态监测等场景大有用处。
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