模仿鱼类的听侧系统可以为仿鱼机器人安装类似功能的传感器,以便仿鱼机器人对环境进行感知。下面介绍一下仿鱼机器人通常使用的感知传感器。
1.陀螺仪
对于仿鱼机器人来说,为了完成复杂的作业任务,其身体姿态的控制至关重要。而仿鱼机器人姿态控制的基础取决于对自身姿态的感知。没有身体姿态的具体信息,仿鱼机器人就无法知道自己的身体是前倾,还是后仰;是左偏,还是右斜。所以为了了解并确认自身的姿态,仿鱼机器人就必须安装“陀螺仪”来感知自身的姿态。以机械陀螺仪为例,它是利用高速旋转物体的旋转轴会一直指向同一方向这个原理来检测姿态变化的。许多青少年学生曾经玩过的“陀螺”也是利用这个原理制成的小玩具。当陀螺高速转动时,它会保持直立;而当陀螺的转速降低时,它就会左右摇摆,直到最终翻倒下来。
依据不同的原理和技术,人们还制造了许许多多不同类型的陀螺仪(见图4-7)。其中,图4-7(a)所示为采用激光加工技术制造的陀螺仪,图4-7(b)所示为采用微机电技术制造的微型陀螺仪。对于仿鱼机器人来说,有了陀螺仪的帮助,它们就能够保持或改变自身的姿态。
2.人工侧线(www.xing528.com)
图4-7 两种不同技术制作的陀螺仪
鱼类的侧线既是一个非常复杂的系统,也是一个非常精妙的系统。对于仿鱼机器人来说,如果能够对其功能进行精确的模仿,将会极大增强其对外部环境变化的感知能力。但这是一项十分困难、且充满挑战性的工作。美国的一些学者利用微机电技术模仿鱼类侧线的结构制作了一种人造侧线系统[120]。图4-8显示了该人造侧线系统的基本构架。在该系统中,外力使一个悬空的支撑架发生形变,而这个形变的大小可以由传感器检测出来并转换成相应的电信号。由于支撑架形变的大小与外力的大小有关,所以利用测量形变的大小可以通过计算获知外力的大小。
图4-8 人造仿生侧线系统
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