南航学子发明“机器鱼”应对水污染

 

    水下机器人，检测采样二合一

 

    时而直线巡游前进，时而原地漂浮转向，这个正在水中展示的灵活的机器人“Stingray（魟鱼）”是来自南航的谭进波同学和他的团队成员共同设计的，该作品一举夺得了本届江苏省机器人大赛一等奖。

 

    队长谭进波同学介绍说：“我们是用以胸鳍波动推进鱼类中的魟鱼为仿生原型，同时也以它的名字命名。‘Stingray’是一只游动平稳、机动性能良好的胸鳍波动推进仿生机器鱼，可下达二米深的水底进行探测，可以通过探索胸鳍波动仿生游动方式，推进机理和运动控制的方法，为未来水下勘测、近海防御和远海侦察提供一种新型的水下仿生机器人。”这是首次提出圆形鳍面结构高机动性仿生机器鱼设想的队伍，相对于传统的靠尾鳍摆动推进的机器鱼，它在控制上更加灵活，稳定性更好。

 

    目前，水质污染水下污染源难以确定是解决水污染的难点之一，而这只机器鱼可以很好地解决这一困难。“在水质监测部门的污水检测中，我们的机器鱼可以游到人无法到达的地方采样，找出污染源，有效节约了时间与经济成本。”谭同学说。

 

    舞蹈机器人，不只是娱乐

 

    “哇，这个机器人好像蜘蛛”，“哈哈，它跳舞的样子好萌”……多足舞蹈机器人的登场，让大家眼前一亮。这个萌萌的机器人叫Corexapod，它是由南航机电学院王成欣同学带头设计的，同样也获得了第五届江苏省机器人大赛一等奖。

 

    据王成欣同学介绍，Corexapod机器人的控制部分采用了“树莓派”开源系统，借鉴了国外学者先进的设计，减少了开发时间。另外，整个机器人系统还运用了逆运动学机制，通过对机器人腿部的路径规划，对其逆运动学特性进行建模，克服了传统动作组方法的缺陷，使机器人的三角式步态具有更好的灵活性。

 

    “我们还为Corexapod设计了友好的用户界面，支持局域网内使用web/ios设备对其进行控制，让机器人上下楼梯、表演舞蹈，可适用于家庭娱乐，”王成欣同学说，“最近实时建模技术也比较火，我们可以为机器人装上激光雷达，实现3D建模。除此之外，还可以利用我们学校特色，为其装上螺旋桨等，让它飞起来表演‘飞天’哦！”王同学笑着说。

 

    机械仿生腿，让行走更加流畅

 

    几根曲轴，几块亚克力板，用不同结构组合在一起就成为了一个机械仿生腿。不论是在砂石路面还是在陡坡，它都如履平地。这就是南航大四学生阮得盼以及他的团队设计的“步行者”腿部仿生机器人。

 

    “我有一个汽车模型，虽然平地上走得很平稳，但一到颠簸的路面就晃动的厉害，甚至坡道都走不了。但是人和动物因为有腿，就能够灵活地走过陡坡，所以我们就想能不能用腿代替轮子，”队长阮得盼解释说，“我们设计了两组腿，分别代替汽车的两组轮子。它的结构就类似于动物的腿，由曲轴旋转带动腿以设定的轨迹运动，从而带动整体前进。前后两组腿分别用一个连杆连在一起，连杆同时又连接着舵机，通过舵机带动腿部的转向。”为了找到最适合的连接零件，队长亲自测量画图设计形状，并用3D打印机打印出来，最大程度上保证了轮子结构的稳固。

 

    所有有轮子的交通工具都能应用上这组腿，并且应用“步行者”之后适应路面的能力会更强。“目前轮椅、十分流行的代步车等经过砂石路面或陡坡都会遇到很大阻力，但要是将轮子换成仿生腿就轻松通过了。”