第153期华电大讲堂:水下仿生波动推进机器鱼的研究前沿与趋势
11月1日下午2点,在我校科学会堂,来自中国科学院自动研究所,国家复杂系统管理与控制重点实验室的周超老师给我们带来了一场题为“水下仿生波动推进机器鱼的研究前沿与趋势”的讲座。
在讲座最开始,周超老师给大家简单地介绍了何为“仿生机器鱼”及其研究现状。仿生机器鱼,即模仿鱼类游动的推进机理,利用机械,电子元件或智能材料来实现水下推进的运动装置。和传统推进方式相比,它具有高效率、高机动性、高隐形性和低噪声等优点。鉴于它优良的性能,相关专家预测,未来它将被应用在环境监测、管道监测、海洋生物观察、海底勘探及海洋救捞、军事攻击和侦察等领域。
周老师介绍说道,目前,国内外已经成立了许多的相关研究机构专门从事对于机器鱼推进技术的研究。如美国的MIT M Triantallou 研究组、Lafayette大学数学系、kato 实验室等。我国北京航空航天大学与中国科学院在该领域的一些合作项目也取得了不错的成绩。
接下来,周超老师又从机理、原型、信息获取、建模与控制等方面详细地讲解了仿生机器鱼的研究内容和研究趋势。
仿生机器鱼的研究内容主要包括以下几方面:第一,深入探索鱼类游动的机理,建立简单实用的动力学和运动学模型;第二,从仿生的角度结合新材料、新技术,开展仿生机器鱼的研制工作,提高机器鱼的整体性能;第三,在水中低速环境下,提高自主信息获取的能力;第四,针对机器鱼波动特性的运动建模和相应的控制方法,增强机器鱼的机动性和运动能力。
周超老师表示,目前仿生机器鱼的研究仍有许多尚待解决的难题。在接下来的研究中,他们将主要攻克以下难题:一是仿生推进方法及推进机构设计,二是机器鱼的运动建模与控制方法研究,三是维机动性的研究及实现,四是水下信息处理与智能控制。
随后,周超老师向大家展示了一些目前已经研制出来的仿生鱼的典型机样,例如著名的RoboTuna RoboPike,美国东北大学的机器鳗鱼,日本的SRIPF-550,英国的“宠物鱼”等。紧接着,周超老师为我们播放了一段仿生鱼典型机样的视频,让我们更为直观地领会了机器鱼的运作原理。
讲座最后,周超老师和同学们讨论了用于仿生鱼推进的一系列新能源。本次讲座在大家的热烈掌声中圆满结束。
周超,2008年毕业于中国科学院自动化研究所,获博士学位,后留所工作至今。主要研究方向为仿生机器鱼的原型设计与运动控制;机器人模块化技术等。