طراحی و ساخت یک ربات ماهی و بررسی های آزمایشگاهی برروی آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول و م. سیاه منصوری؛ کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز؛

2 ا. قنبری؛ استادیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تبریز؛

چکیده

الهام­گیری از طبیعت برای تولید محصولات رفع­کننده­ی نیازهای بشر همواره مورد توجه انسان بوده است. در این بین حرکت و مانور آبزیان از جایگاه خاصی برخوردار است. در این مقاله ابتدا به مقایسه قابلیت­های  گونه­های مختلف ربات­های مقلد می­پردازیم و سپس با توجه به بررسی خواص ربات ماهی­ها­ی گوناگون، به طراحی و ساخت نوعی ربات­ ماهی می­پردازیم که برای ساخت آن از ماهی شمشیری[i] الهام گرفته­ایم. این ربات با یک باله­ی موجی چندتکه­ای [ii]در قسمت زیرینش، نیروی لازم را برای پیشروی و مانور ربات فراهم می­نماید. تغییر جهت و عمق شنای ربات نیز به­وسیله­ی یک سیستم مکانیکی شامل دو سروو موتور[iii] امکان پذیر است. این ربات به کمک یک دسته کنترلی و توسط یک سیستم کنترل بی سیم[iv] ، فرمان­های لازم را به بورد کنترلی نصب شده بر روی ربات ماهی جهت حرکت و مانور ارسال می­کند. بدین ترتیب کنترل ربات از بیرون استخر امکان پذیر است. به کمک این سیستم کنترلی می توان سرووموتورهای موجود در باله و سیستم مکانیکی کنترل جهت و عمق شنای ربات را کنترل نمود. در پایان اثر عوامل گوناگون بر روی مانور و سرعت شنای ربات ماهی از دیدگاه آزمایشگاهی بررسی خواهدشد.


[i] Knifefish


[ii] Modular


[iii] Servomotor


[iv] Wireless

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design, Implementation and Experiments on a Fish-Like Robot

نویسندگان [English]

  • Mohsen Siyah Mansori 1
  • Ahmad Ghanbari 2
چکیده [English]

One of main methods for protecting nature is to use nature as an inspiration source for designing new
products for human being’s needs. Movement and maneuver in fluids is an important issue in human
activity. In this work, by inspiration from knife fish, an undulating fin for producing propulsion force are
designed and implemented. This undulating fin is a segmental anal fin, and produce sinusoidal waves
which are needed for producing propulsion force. Then, parameters of this sinusoidal wave are discussed.
In the fish robot, with using a special mechanical system, the direction of propulsive force is
adjustable for controlling of direction and depth of swimming. Then, details of wireless control system
for maneuvering and controlling of robot `s speed are presented. Finally, the results of fish robot `s
movement is discussed experimentally.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Biommimetic
  • Fish robot
  • Undulating fin
  • Controlling of direction and depth
  • Wireless control system
  • velocity Diagrams

مراجع

[1] سیاه منصوری، محسن؛ طراحی مکانیزم وساخت یک ربات ماهی باله موجی با الهام گیری از knife fish ،یازدهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید ایران،. دانشگاه تبریز، 1389
[2] Low, K. H., ‘‘Modeling and parametric study of modular undulating fin rays for fish robots,’’, Mechanism and Machine Theory, Vol. 44, pp. 615-632, 2009..
[3] Low, K. H., ‘‘Preface: Why biomimetic?,’’, Mechanism and Machine Theory, Vol. 44, pp. 511-512, 2009.
[4] Low, K. H., ‘‘Parametric study of modular and reconfigurable robotic fish with oscillating caudal fin mechanisms,’’ International Conference on Mechatronics and Automation, Harbin, China, 2007.
[5] Low, K. H., ‘‘Maneuvering of biomimetic fish by integrating a buoyancy body with modular undulating fins,’’ International Journal of Humanoid Robotics, Vol. 4, pp. 671-695, 2007.
[6] Hu, T., Shen, L., Lin, L., Xu, H., ‘’Biological inspirations, kinematics Modelling, mechanism design and experiments on an undulating robotic fin inspired by Gymnarchus niloticus,’’ Mechanism and Machine Theory, Vol. 44, pp. 633-645, 2009.
[7] Zhang, D., Hu, D., Shen, L., Xie, H., ‘’Design of an artificial bionic neural network to control fish-robot `s locomotion,’’ Neurocomputing, Vol. 71, pp. 648-654, 2008.
[8] Low, K. H., ‘‘Design, development and locomotion control of bio-fish robot with undulating anal fins,’’
International Journal of Robotics and Automation, Vol. 22, pp. 88-99, 2007.
[9] Willy, A., Low, K. H., ‘‘Development and initial experiment of modular undulating fin for untethered biorobotic AUVs,’’ IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics.
[10] Low, K. H., Willy, A., ‘‘Biomimetic motion planning of an undulating robotic fish fin,’’ Journal of Vibration and Control, Vol. 12, pp. 1337-1359, 2006.
[11] Sfakiotakis, M., Lane, D. M., Davies, J. B. C., ‘‘Review of fish swimming modes for aquatic locomotion,’’ IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 24, pp. 237-252, 1999.
[12] Lauder, G. V., Drucker, E. G., ‘‘Morphology and experimental hydrodynamics of fish fin control surfaces,’’ IEEE Journal of Oceanic Engineering, Vol. 29, pp. 556-571, 2004.
[13] Shao, J., Wang, L., Yu, J., ‘‘Development of an artificial fish-like robot and its application in cooperative transportation,’’ Control Engineering Practice Vol. 16, pp. 569–584, 2008.
[14] Sugiyama, K., Ishii, K., Kaneto, K., ‘‘Development of an oscillating fin type actuator for underwater robots,’’ International Congress Series, Vol. 1301, pp. 214–217, 2007.
[15] Wanga, Z., Hanga, G., Li, J., Wang, Y., Xiao, K.,‘‘A micro-robot fish with embedded SMA wire actuated flexible biomimetic fin,’’ Sensors and Actuators A, Vol. 144, pp. 354–360, 2008.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار