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天上有無人機，地上有無人車，水中有機器魚？
2019年02月18日 11:09:27
來源：中國測試科技資訊平臺 點擊量：16874
機器魚，顧名思義，制作外形像魚的機器。隨著陸地資源的逐漸枯竭，人們大規模地探索和開發海洋資源，魚類在水中具有非凡的運動能力，其運動的高速性和性是早期仿生機器魚研究重點關注的問題。
圖 / 真相君
機器魚，顧名思義，制作外形像魚的機器。隨著陸地資源的逐漸枯竭，人們大規模地探索和開發海洋資源，魚類在水中具有非凡的運動能力，其運動的高速性和性是早期仿生機器魚研究重點關注的問題。
但水下環境較陸面復雜，諸如水深壓強、線路絕緣與防漏、低能見度環境識別等問題均需考慮，功能各有側重的仿生機器人層出不窮。如配備有化學傳感器的自主機器魚，能夠在水中游數小時，用于發現污染物質，并繪制港口的實時三維圖，從而表明當前海水中存在什么化學物質以及位于什么地方。這項技術的開發將增加港口管理部門監視船舶污染、其他類型有害污染物和來自水下管道排放污染物質的靈活性和適應性，還能促進機器人技術、化學分析分析、水下通訊和機器人智能的進步。
圖/翻攝自josys
機器魚的基本結構分為三部分：頭部(包括魚鰭)，身體，尾部。魚鰭只控制魚的向前游動，而身體是魚的主要部分，控制電路及電機和相關驅動電路都在其中；尾部可以分為兩部分，都是進行左右擺動，這兩部分都是通過電機控制的連桿來操控的。
在魚頭部分裝有兩個魚須，它代表兩個簡易的接近傳感器，魚須外覆橡膠套進行絕緣，以防止水導電。另外，整個魚密封設計，利用高彈性的橡膠制作魚的外皮。電源部分能夠自動感知電源的不足，及時報警，由于采用外部密封，所以必須使電源能夠充電而不必經常更換電池，只需在魚體上加上外接電源插頭就可以了。
圖 / 《中國測試》
機器魚的動力來自尾巴，這片尾巴，由后部伸出的一只機械臂帶動。機械臂由大臂和小臂組成，位置有點像尺骨與橈骨。它們分別接到兩只電機上，做不同運動。盡管構造簡單，合起來就可能構成復雜的動作。可以想象一只拿著扇子的手——肘關節也可以扭動，腕關節也可以扭動。機器魚模仿的是魚或海豚的動作，魚和海豚尾巴的劃水動作看似簡單，其實需要專門的仿生學研究其軌跡，得出相應的算法，好指揮機械尾巴運動，做到盡量平滑。
機器魚無論是靠身體擺動還是魚鰭擺動，都需要人為控制。這個控制部分代表魚形機器人的大腦和核心。采用無線控制，可以把控制器如單片機放在機器魚內部，同時通過遙控器對單片機進行簡單控制。無線電發射臺傳輸正確信號，機器魚內部有一個無線接受裝置，接受到信號以后，向各個子系統發出控制信號，所以機器魚能按規定的指令執行動作。
機器魚安裝有自主導航裝置，不需實時控制便在港口周圍游動。在電池電量變低時，它們會自動游回充電站充電，在游回的時候，會同時將水質數據通過無線局域網傳送給研究人員。如果穩定性良好，機器魚就可用來監測世界各地河流、湖泊和海洋的污染。它們會一直對污染物進行監視。當某一條魚發現某種物質后，會向其他同伴發送信息，然后它們會聚集在發現物質的區域來共同探測。
圖 / 翻攝自cheapohippo
機器魚可以用很小的能量進行長距離游動，因此更適合在長時間無能源補充及遠距離條件下執行任務。機器魚小巧、靈活，更適合在狹窄、復雜和動態的水下環境中進行監測、搜索、勘探、救援等作業，將應用于水生生物的觀察、水下抓取、水下考古等方面。
中科院自動化所研制的機器魚
在人工智能技術飛速發展的今天，仿生機器魚必會與智能算法結合，它更加靈活、聰明的一面將會展現在大家眼前。
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