如影随形

创新的故事丨水下机器人的诞生“乌龟”

发布时间：2025-09-22 09:24编辑：bet356官网首页浏览（192）

每日记者朱洪（Zhu Hong）最近在南中国海灯（South Phine Sea Light）的早晨，这是一个水下机器人，直径近70厘米，在优雅的拱门中向蓝色浪潮浸入了蓝波。它靠近海床，距离珊瑚礁圆盘仅几厘米，轻轻地游泳，周围的沉积物只有略微波纹。尽管鱼突然过去了，但它可能会像水下飞盘一样敏捷地扭动宽敞和穿梭的缝隙。这是与哈尔滨工程大学船舶与工程学院教授团队提出的与米德里水下“乌龟”机器人合作的真实场景。它不仅在观察环境离岸方面取得了成功的水平，而且还撤销了带有阿吉果皮的传统水下机器人的刻板印象，使新时代更加准确，高效且环保的水下。沉积物干扰减少了90％。 “每当我们服从海床时，我们都必须AIT在我们工作之前会损失沉积物。在一次学术会议上，当王帮听到这一投诉时，他的职业敏感性使他感到惊讶。 在水下机器人领域进行了十多年的深层种植后，王帮知道传统的底栖机器人在土地上的灵活性较弱，而螺旋桨引起的淤泥和沙子会破坏海底生态学，并将“雾”投入观察数据。全球珊瑚礁降低了惊人的速度。由于暗流和深度，这位他每年只有两个窗户，并且没有到达深水区域。但是，观察传统水下机器人的影响并不令人满意。王帮的团队将注意力转移到了海上生活上。在仔细研究了十二只地下动物之后，他们从海龟前进的方式中找到了灵感。团队成员Liu Kaixin记得：“我们发现乌龟的海洋之路d to shower forelimb not only to reduce water disturbances, but also maintain good propulsion." It is not easy to convert this biological properties into a technical solution. "During the design process, we found that the robot's shape and the thruster layout would affect its increase in speed, but there was no previous reference," said Liu Kaxin. The team decided to use mathematical techniques to explore the internal principles and develop a mathematical model between robots, thrust and speed. "This模型不仅为珊瑚观测机器人提供了一定数的基础，而且对于其他有相似需求的水下机器人也有参考价值。为科学研究人员提供了极大的安慰。在研发的早期阶段，他们可以使用该公式来预测和确定机器人调整动荡的低性能，而无需重复测试和对实际机器人的验证。这大大提高了研发效率。相比之下，传统的水下机器人在接近海床时会引起半米高的泥浆和沙云，而“乌龟”机器人的机器人具有准确的组织推进器，在航行过程中几乎没有涟漪，而沉积物干扰降低了90％。这一成功钦佩国际同伴：事实证明，水下观察可以是“温柔的”。稳定性提高了2022年寒冷冬季的16倍，在实验室哭泣的金属声音。 Liu Kaixin触摸了他的手中刮擦传感器的情况，并盯着屏幕上的暴力变化数据。当4公斤配重突然撞到机器人时，机器人倒塌了，直到到达底部。他增加了参数，但机器人经常点点头，并且由于下降而改变的实验也失败了。传统的水下机器人需要在导航期间保持一定的高度才能处理紧急情况。但是，“乌龟”机器人需要提供珊瑚观测，并且必须在海底附近运行，并且距离珊瑚不超过1米，以准确获取颜色细节。它要求机器人具有超高的灵敏度，并且能够立即调整其姿势。 “就像站在球上保持平衡一样，倾斜或落在后面可以保持稳定，因为我们可以看到变化。” Wang Gang解释说，建议机器人确定这种直接理解，以确保在靠地面飞行时不会减少。为了提高理解外界机器人的能力，角度加速的计算是一种非常有效和直接的方式。但是，它是NE直接获得角加速度的静止，这不可避免地增强了传感器的噪声。当传感器的回程频率为200 Hz时，差异的操作将增加200次。在一次常规会议上，王帮使用粉笔提取黑板错误，团队意识到有必要完全推翻测量架构。几天后发生了转折。刘·卡辛（Liu Kaixin）突然有一个灵感：如果您在机器人两端移动测试点，而将半径乘以切向加速度，您能否获得角度加速度？除了对中心中心的测量值外，他称其为“测量方法的三分惯性测量”。王帮决定：“今天建立一个验证平台！”团队很快将这个想法提出了实验。他们将机器人放在桌面上，轻轻敲击桌面。尽管力很小，但来自传感器显示在屏幕上。王帮说，与传统的控制方法相比，配备三分测量惯性和感知方法的机器人数据的噪声减少了约76.2％，响应时间降低了1.1倍，控制控制的稳定性提高了7.16倍。此外，机器人还采用了角度加速反馈控制，可以尽可能靠近海床而不会减少。在随后的实验SA载荷中，“乌龟”机器人能够立即向上倾斜，以补偿面对4 kg载荷效果时的位置损失。如果这是加载或连续加载的效果，则可以完成0.45秒的姿势校正。姿势可以调节360度。海底环境是复杂而修改的，不均匀的，许多障碍。如何使机器人继续粘在底部并紧密移动，以便它即使在Roug中也可以轻松穿梭h地形？这个问题已经存在很长时间了。传统的水下导航取决于“定点跟踪”模式，例如在既定路线上行驶的陆地车辆。王帮说：“他们只能向前，向后，上升并朝下。如果我们希望它通过狭窄的差距穿过侧面，我们应该将其宣传的变化变成算法。”团队成员建议在算法中包括机器人姿势信息。这种更改可能会使机器人可以作为Octacle Tentacle灵活，从而实现360度的无姿势翻新。就像只用一根手指引导方向一样，姿势信息就像手腕一样，这使机器人可以实现全向方向。 “经过半年的研究，团队成功地引入了强迫态度对监测算法的算法，该算法深深地整合了态度与环境态度之间的关系，因此它是完全意图的。这种创新的成功h被国际杂志自然通讯称为“为敏捷的水下机器人打开新的方向”，并将近海环境的距离观察到了厘米水平。那么，敏捷机器人有多伟大？该团队通过“水下杂技”的表现宣布了答案。在实际的海上测试中，研究人员建立了一个特殊形状的框架，直径为1米，海床上的高度为0.8米，使“乌龟”机器人悬挂绳索以完成打结框架的任务。对于宽度为0.93米的“乌龟”来说，这是一个艰巨的挑战。但是，“乌龟”机器人很平静，很快完成了一系列动作，整个过程仅持续了3分钟。看到这个场景，行业专家称赞了水上机器人下的“国际敏捷”。 360度的“乌龟”机器人的弹性误解成功地破坏了通过水下车辆的技术瓶颈在复杂的海底土地上的诺伊夫。专家认为，“乌龟”机器人不仅可以用来观察珊瑚，而且可以在水下钓鱼，发现和营救中发挥重要作用。目前，该团队为乌龟机器人添加了更多功能。他们计划装备宏观摄像头，以获取珊瑚息肉的呼吸运动；并使用机器人臂使其能够生活在固定的观察点，这是一个“海底监测站”。 Wang Gang对未来的“ Turtle”机器人应用充满期望。例如，在深入挖掘中，“乌龟”机器人可以通过携带大型模型共同努力，以准确地找到矿工资源，这不仅提高了采矿效率，还可以保护海底生态学。