张大妈

深林纪事 |  “鹏城优才”曲钧天团队在海洋仿生机器人领域取得系列进展

源自公众号:鹏城优才

02-06 23:59

清华大学深圳国际研究生院曲钧天团队,通过模仿海龟与蠕虫的运动机制,成功研发出两款新型仿生机器人。它们分别解决了传统机器人在海陆两栖复杂地带与水下管道内部探测中面临的机动性差和适应性弱的难题,为特种探测任务提供了高效、灵活的技术方案。

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  • 仿生两栖海龟机器人融合视觉与触觉,实现地形自适应。

  • 该机器人能效提升19.1%,运动速度提高9.2%。

  • 仿蠕虫管道机器人采用模块化磁吸设计,负载能力出众。

  • 柔性机器人能跨越80毫米宽断裂缺口,适应复杂管道。

  • 两项成果均发表于国际顶级期刊,获学界高度认可。

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传统机器人在复杂环境中常遇瓶颈,而向自然界取经,正成为机器人技术突破的关键路径。以下是两项核心技术的深入解析。

两栖探测困境

在陆地与水域交界的过渡区域,传统机器人面临严峻挑战。这些地带通常由松软沉积物、不规则石块和动态地形构成,导致依靠高速螺旋推进的传统系统效率低下、机动性受限,甚至任务失败。为突破这一瓶颈,研究者们将目光投向了自然界中早已适应此类环境的生物。

仿海龟智能适应

曲钧天团队从海龟运动中汲取灵感,研制出智能仿生两栖海龟机器人。该机器人采用三自由度仿生鳍肢与轻量化设计,核心创新在于融合视觉与触觉信息,利用双流卷积神经网络对地形进行实时分类,准确率高达99.17%。基于此,机器人可实现动态步态自适应,使能效提升19.1%,运动速度提高9.2%。

管道巡检难题

管道作为能源运输和城市运维的核心,其检测维护难度巨大。传统刚性管道机器人结构复杂,在小管径、破损管道等工况下适应性差。而现有软体机器人虽灵活,却普遍存在流阻大、负载能力弱的问题,难以应对真实管道故障。

仿蠕虫柔性突破

针对上述挑战,团队研制出磁吸式模块化仿蠕虫柔性管道机器人。其创新性地采用星形三向锚定足与纤维增强波纹管主干,重仅120克,却能在垂直管道中推动750克负载。模块化磁吸设计支持快速重组,五节串联构型可跨越80毫米宽断裂缺口,并能适应39-60毫米的变管径,展现出卓越的灵活性。

曲钧天团队的系列研究,不仅展示了“仿生智能”与“模块化设计”的巨大潜力,更为解决现实世界中的复杂探测任务提供了高效、灵活的新范式。未来,随着这些技术的不断成熟,它们将如何重塑海洋探索与基础设施维护的格局?

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