海渦蟲、烏賊和裸臀魚有一個共同點：要進行移動，它們利用自己的縱鰭生成連續波浪，并沿自己的體長推動身體前行。通過這種所謂的鰭片起伏運動，BionicFinWave也可以控制自身運動，穿過以丙烯酸玻璃制成的管道系統。自主水下機器人可以通過無線電與外界彼此通信，并將數據(如溫度和壓力傳感器測量值)傳輸到平板電腦。
自然樣板的(de)縱(zong)鰭從頭部(bu)延伸到尾部(bu)，或(huo)位于背部(bu)、腹(fu)部(bu)，或(huo)身體(ti)兩(liang)側。隨著(zhu)鰭片的(de)起伏(fu)運動，魚將水推(tui)向(xiang)(xiang)身后(hou)，由此(ci)產生向(xiang)(xiang)前的(de)推(tui)力(li)。相反(fan)，這(zhe)些(xie)生物也可以向(xiang)(xiang)后(hou)游動，并(bing)根據波(bo)形提供浮(fu)力(li)、下沉(chen)力(li)或(huo)側向(xiang)(xiang)推(tui)力(li)。
靈活的硅膠鰭片確保逼真的游動
BionicFinWave使用其兩個側鰭移(yi)動(dong)。這些完全由硅膠制成(cheng)，沒有支(zhi)柱或其他支(zhi)撐元件。因此，其柔韌度極強，可以真實(shi)地再現(xian)生物(wu)樣板的(de)流暢波(bo)浪運動(dong)。
為此(ci)，兩(liang)個(ge)鰭片分別在(zai)左(zuo)右(you)兩(liang)側固定在(zai)九個(ge)小型杠桿臂上。這(zhe)些由位(wei)于水(shui)下機(ji)器(qi)人機(ji)體上的兩(liang)個(ge)伺服電機(ji)驅動(dong)(dong)(dong)。兩(liang)個(ge)相鄰的曲軸將(jiang)動(dong)(dong)(dong)力(li)傳遞(di)至杠桿，使兩(liang)個(ge)鰭片能夠單(dan)獨移動(dong)(dong)(dong)。以這(zhe)種方(fang)式，它們可以產生不同的波形，特別適合于慢速和(he)精確運動(dong)(dong)(dong)，并且相比例如(ru)傳統的螺旋傳動(dong)(dong)(dong)器(qi)，所(suo)攪(jiao)拌(ban)的水(shui)量更(geng)少(shao)。
比(bi)如，要進行游動轉彎，外部(bu)鰭片的移(yi)動速度要快于內部(bu)鰭片，與(yu)挖掘機(ji)的鏈條同理。BionicFinWave頭(tou)部(bu)的第三個(ge)伺服電機(ji)控制機(ji)體的彎曲，使其能夠上下浮動。為(wei)了(le)使曲軸(zhou)具(ju)有相(xiang)應的柔(rou)性和(he)靈(ling)活性，每(mei)個(ge)桿段(duan)之間都設有萬向接頭(tou)。為(wei)此(ci)，包(bao)括接頭(tou)和(he)曲柄連桿在(zai)內的曲軸(zhou)以塑料(liao)打造而成，采用一體成型3D打印工藝(yi)。
各種組件的智能(neng)交互
BionicFinWave的其余主體元素同樣以(yi)(yi)3D打印制作。其空腔可(ke)(ke)用(yong)作浮(fu)子。同時，整個(ge)控(kong)制和調(diao)節技術具有(you)防水功能，并(bing)且(qie)可(ke)(ke)在(zai)極小的空間(jian)內(nei)獲得可(ke)(ke)靠地(di)安(an)裝和協調(diao)。因此(ci)，在(zai)機身前部與帶有(you)處理器(qi)(qi)和無線電(dian)模塊的電(dian)路板的相鄰位(wei)(wei)置還(huan)裝配有(you)一個(ge)壓(ya)力傳感(gan)器(qi)(qi)和超(chao)聲波傳感(gan)器(qi)(qi)。這些持續測量到(dao)墻(qiang)壁的距(ju)離以(yi)(yi)及水中的深度位(wei)(wei)置，從而避免與管道系統(tong)發生碰(peng)撞。
流程(cheng)工(gong)業的新動(dong)力(li)和新思路(lu)
借助(zhu)仿生(sheng)(sheng)技(ji)(ji)術(shu)載(zai)體，我們的(de)(de)仿生(sheng)(sheng)學習網(wang)絡再(zai)次(ci)為與自(zi)動(dong)機(ji)器人(ren)(ren)的(de)(de)未來協作(zuo)以及在液(ye)體介質應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)(de)全新驅動(dong)技(ji)(ji)術(shu)提(ti)供(gong)動(dong)力。我們可以設想，針(zhen)對檢測、系列測量或數(shu)據采集等任務(wu)持續BionicFinWave等概念，例如用(yong)于水和(he)廢(fei)水技(ji)(ji)術(shu)或流(liu)程(cheng)工業的(de)(de)其他領(ling)域。此外，在項目中(zhong)獲得的(de)(de)認識可用(yong)于柔性機(ji)器人(ren)(ren)部件的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)工藝。