创想三维：研究人员利用3D打印机和防技术开发机器鱼
机器鱼可以是科学研究测量的智能工具，也可以仅仅是家庭的新“宠物”，3D打印的应用，让研究人员可以更方便的开发和测试，近期类似的研究火爆。来自土耳其菲拉特大学的研究团队近期正在使用仿生设计，为不同的海洋应用提供灵活的解决方案，例如观察水下生物，采集水下地理环境，发现和防治污染发现和防治污染，淹没区域管道线路故障的检测等。
3D打印机器鱼的详细机械配置
该团队最近发表了一篇论文，题为“智能仿生游泳机器鱼的设计和制造”，介绍了他们3D打印的仿生水下自主航行器。论文摘要中写道：“本文介绍了具有双连杆推进尾部机构的仿生自主机器鱼原型（i-RoF）的机电一体化设计和制造。对于设计过程，采用多链接仿生方法，使用真实鲤鱼的物理特征作为其大小和结构。根据游泳模式和鲤鱼的尾部振荡确定适当的体率。原型由三个主要部分组成：前刚体，双连杆推进尾机构和柔性尾鳍。原型零件采用3D打印技术生产。为了模拟类似鱼类的强大游泳姿态，提出了一种基于中央模式发生器（CPG）的仿生运动控制结构。设计的单向链式CPG网络的灵感来自七鳃鳗的神经脊髓，它产生稳定的节奏振荡模式。此外，重心控制机构设计在前刚体内，以确保立体运动能力。在这种设计的帮助下，机器鱼在实验池中已能灵活地进行前进，转弯，上下和自主游泳运动。机器鱼的最大前进速度可以达到0.8516BLs-1。”
在设计3D可打印的仿生机器鱼时，要考虑的两个最重要的事情，它的身体结构和游泳模式，因此研究人员花了很多时间观察和测量正在的鱼类确。根据该论文介绍，超过85％的鱼通过弯曲身体和尾鳍游泳，而其余鱼则用中鳍或胸鳍游泳。
研究人员写道“机器鱼的设计有两种基本方法，首先是仿生设计，例如尾部的大小和关节数量，提供身体前进的波动，控制重心保持在一定深度，第二种设计方法仅使用鱼类的运动效果，但它并没有使用真鱼的方式。”
机器鱼原型的自主游泳性能
仿生机器鱼使用振荡和波动的身体运动，菲拉特大学的机器鱼复制了BCF型游泳模式，使用推进式伺服电机驱动尾部。它还具有刚性的前部，鱼雷形状的主体，用于容纳所有传感器和电子设备，以及用于上下移动的重心控制机构（CoG）。
机器鱼的3D模型在SOLIDWORKS中设计，再转移到Voxelizer，然后用FDM 3d打印机和PLA材料制造主体及配件，柔性的尾鳍则用硅胶模具制成的，为了防止毛细和微孔泄露，每个零件表面使用环氧树脂覆盖，并在机器人组装之后涂刷合成涂料。
机器鱼在游泳时需要能够感知周围环境中的静态和动态物体，团队在他们的鱼身上添加了三个夏普红外距离传感器，重量约为3.1千克，长约500毫米，宽76毫米，高215毫米。
设计的前视单元和视角
这项研究提出了基于仿生原理游泳的智能机器鱼原型的设计和制造，以执行现实世界的探索和测量任务，在真实的实验系统中研究了用于三维运动能力的机器鱼原型。在这些分析中，进行了超过72种不同的实验研究，以分析机器鱼的性能特征。例如，为了测试安装部件的密封性能，它们在充满水的测试池中成功运行6小时进行密封试验。该团队未来的研究将围绕使用不同的控制结构检查3D打印机器鱼原型的闭环控制性能，以及测试其在不同水道中的游泳能力。
来源：创想三维 www.cxsw3d.com
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