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做座仿生机器鱼是怎么监测水质的

发布时间:2021-10-12 00:00:53 阅读: 来源:蝶阀厂家

仿生机器鱼是怎么监测水质的?

初冬的太湖还算暖和,阳光照在宽阔的水面上,飞鸟无声地飞出灌木丛。

插有“北京航空航天大学”旗子的一条渔船上,博士生文力和他的同学们集中精神,跟踪前方一个游动的家伙。它如同一条大鱼隐没于浅绿的湖水,所过之处泛起波纹。它摆动着尾巴,拖着一件白色浮标向湖心游去,速度和人行走差不多,轮廓像是一颗鱼雷。

这是什么东西?来太湖做什么?本报来到北航机器人研究所,打探底细。

它是什么?———机器鱼:一条长尾巴的鱼雷

北航机器人所的一间实验室里,四处摆着奇形怪状的零件,屋子中央的两枚“鱼雷”最为显眼,仿佛军事博物馆里的展品。它们可是游泳好手。文力同学介绍说:“白尾巴这条刚从太湖回来。”

眼前的这件东西,就是曾游弋太湖,监测水质的“仿生机器鱼”。

这家伙身长1.6米,如果装配的是螺旋桨,那和鱼雷就几乎没有两样。鱼头更像弹头漆成金属面聚苯乙烯夹芯板 JC689⑴998黄色,其表面是薄薄一层复合材料;体壳呈黑色,摸上去并不冰冷,它用碳纤维做成,不仅轻,而且强度好。身体和头尾之间用不锈钢圆框作固定。不锈钢因为做了防腐蚀处理,显得有些暗。

机器鱼的后部有两片平行于水面的尾舵,随着尾舵转动,机器鱼可以上浮和下潜。还有一条竖直的尾鳍,用来保证平稳。为了能够随意下潜,机器鱼需要事先配重,用适量的铅块填充到肚子中,直到比重与水相同。

它靠什么游动?———安静而灵活的仿生尾巴

机器鱼唯一的动力来自尾巴。这片尾巴,由后部伸出的一只机械臂带动。机械臂由大臂和小臂组成,位置有点像尺骨与桡骨。它们分别接到两只电机上,做不同运动。尽管构造简单,合起来就可能构成复杂的动作。你可以想象一只拿着扇子的手———肘关节也可以扭动,腕关节也可以扭动。

机器鱼模仿的是鱼或海豚的动作。鱼和海豚尾巴的划水动作看似简单,其实需要专门使操作更加直观、简便;加长的拉伸空间的仿生学研究其轨迹,得出相应的算法,好指挥机械尾巴运动,做到尽量平滑。细看这条尾巴,既不同于金枪鱼等海鱼尾巴的形状,也不同于一般淡水鱼的尾巴。据介绍,这是通过多次试验比较优化的形状,其划动当时的获奖产品是由成型商韩华团体采取3维 QEE-TECH技术为现代起亚汽车团体生产的1种热塑性保险杠系统效率最高。

实验中,机器鱼的尾巴以每秒两三下的速度拍动,除了风声和渔船马达声外,听不到更多的噪音。机器鱼是一种安静的动物,它不像螺旋桨推动的东西那样喧闹,这是它的一大优势,而且比起螺旋桨,靠尾巴前进更加灵活。尾巴可放心了解我们以移到身体侧面拨动,使得机器鱼转弯半径小,就好像步行者转弯比骑自行车的灵活。

它如何分析水质?———无线发送信息

几个月前蓝藻泛滥,太湖北岸曾是一片稠绿。11月下旬,无锡岸边水质依然浑浊,波浪把均匀的绿色撕出了一缕一缕。这次机器鱼携带的就是适用于检测蓝藻危害的水质检测仪,用一个铝制环套在机器鱼腹部。这个圆筒状的仪器即时分析水样,再把信息无线发送给船上的人们。

跟踪船上设有两台笔记本电脑,配合机器鱼和水质检测仪工作。一台记录仪器无线传回的水质信息,另一台是记录机器鱼巡游时回传的数据,比如实时的GPS航点,姿态,深度,电池的容量以及体内温度是否超标等。还有一个人拿GPS定位仪,手工记录,以防电脑出现BUG。

机器鱼不怕辛苦,最长时一次可以工作20小时,游60公里。它胆子大,可以去人们不敢游的危险地带。它认得路,人们把GPS路线图输入它的大脑,然后它就会一边接受天上发来的GPS信息,一边结合地图,判断应该向哪里行进。

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