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【水下機(jī)器人|控制水下機(jī)器人浮力的幾種系統(tǒng)的介紹】
潛水員遠(yuǎn)程控制操作所需的更高的數(shù)據(jù)、速率和更長(zhǎng)的范圍 ， 是非常龐大、昂貴且耗能的 ， 一些聲學(xué)調(diào)制解調(diào)器使用硬件定義的信號(hào)生成和檢測(cè) ， 但這限制了可用處理并降低了多功能性 。 考慮到這些工作 ， 科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種帶有軟件定義檢測(cè)算法的精益單向通信協(xié)議 ， 使系統(tǒng)能夠發(fā)送短命令詞 ， 同時(shí)體積小且易于集成到索菲中 。 有多個(gè)系統(tǒng)用于控制水下機(jī)器人的浮力 。 這些機(jī)制的主要開放研究問題是減輕重量、體積和噪音 。 一個(gè)系統(tǒng)加熱和冷卻蠟或油以改變其浮力 。 但是 ， 這具有較慢的響應(yīng)時(shí)間 ， 尤其是在冷卻介質(zhì)的時(shí)候 。
第二個(gè)系統(tǒng)使用可以充滿空氣或水的浮力室 ， 通過從壓縮空氣罐中填充水將水推出腔室 ， 該系統(tǒng)很大 ， 需要重新填充壓縮空氣罐 。 第三種系統(tǒng)使用電解在二毫升體積中產(chǎn)生氣泡 。 然而 ， 隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)大 ， 可實(shí)現(xiàn)的體積變化變得不足 。 第四個(gè)系統(tǒng) ， 用于大型水下滑翔機(jī) ， 通過壓縮或填充氣室來調(diào)整浮力 ， 并通過移動(dòng)內(nèi)部質(zhì)量來調(diào)整俯仰 。 盡管這些部件是可靠的 ， 但柱塞或氣囊的復(fù)雜驅(qū)動(dòng)機(jī)制復(fù)雜、笨重且難以按比例縮小 。 蝙蝠機(jī)器人中使用的第五個(gè)機(jī)構(gòu)也通過活塞壓縮空氣 。
雖然比第四個(gè)系統(tǒng)小 ， 但它仍然具有從機(jī)器人主體突出的笨重的外部驅(qū)動(dòng)部件 ， 并且難以整合到其他設(shè)計(jì)中 ， 例如潛艇或機(jī)器魚 。 通過使用與第五種機(jī)制類似的原理 ， 但進(jìn)一步小型化驅(qū)動(dòng) ， 科學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)模塊化浮力系統(tǒng) ， 該系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)和控制方面快速、簡(jiǎn)單且有效 。 當(dāng)試圖更好地了解海洋生物的行為和事件時(shí) ， 使用機(jī)器人觀察海洋生物特別有吸引力動(dòng)物和植物 ， 已經(jīng)提出了不同級(jí)別的自治和仿生觀測(cè)站 ， 用于魚類評(píng)估的纜車觀測(cè)站 ， 進(jìn)行水下立體成像以觀察魚類與棲息地相互作用中長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月的小尺度時(shí)間模式 ， 但該系統(tǒng)難以使用且不適合大多數(shù)環(huán)境 。
一條帶有全球定位系統(tǒng)和溫度傳感器的機(jī)器魚通過Wi-Fi遙控器在一個(gè)小水箱內(nèi)展示了水面游動(dòng) ， 水生六足動(dòng)物配備傳感器 ， 可在淺水中行走 。 自主水下航行器是一種低成本的基于推進(jìn)器的自主水下航行器 ， 能夠進(jìn)行海洋測(cè)量和監(jiān)測(cè) 。 盡管它帶有機(jī)載傳感器 ， 但由于其破壞性推進(jìn)器 ， 它不太適合觀察海洋生物 。 近年來 ， 開發(fā)更小、更具機(jī)動(dòng)性的自主水下航行器 ， 例如尺寸從幾厘米到一米不等的仿生機(jī)器人 ， 已成為越來越受關(guān)注的領(lǐng)域 。
然而 ， 所有的研究都集中在不同類型的游泳運(yùn)動(dòng)上 ， 并沒有展示在野外的部署 。 相信仿生自主水下航行器具有更高的效率、機(jī)動(dòng)性和隱身性的潛力 ， 這可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的最小破壞性監(jiān)測(cè)、近端活魚觀察以及與海洋生物的受控相互作用 。 該終端系統(tǒng)以仿生方式在水下移動(dòng) ， 可遠(yuǎn)程控制 ， 可作為研究海洋生物的水下觀測(cè)站 。 科學(xué)家提出了一種仿生軟機(jī)器魚 ， 它能夠沿著具有自主浮力控制的三維軌跡游泳 ， 以觀察海洋中珊瑚礁的生物群落 。
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