機器魚 - 簡介

整個機器魚分為三部分：頭部(包括魚鰭)，身體，尾部;魚鰭只控制魚的向前游動,而身體是魚的主要部分，控制電路及電機和相關(guān)驅(qū)動電路都在其中，尾部可以分為兩部分，都是進(jìn)行左右擺動,這兩部分都是通過電機控制的連桿來控制的。

在魚頭部裝有兩個魚須,它代表兩個簡易的接近傳感器，在魚須的外部用帶橡膠的套套住，以防止水導(dǎo)電，內(nèi)部裸露，在內(nèi)部的須中裝有一個外套環(huán)，給這個同樣裸線套環(huán)上加上高電平，當(dāng)魚在規(guī)定的水域中游動時，若魚須碰到障礙物，內(nèi)部的須線便接觸到外套環(huán)，此時魚須上也為高電平，便可以利用這個信號給主控單片一個中斷。另外，整個魚密封設(shè)計，利用高彈性的橡膠制作魚的外皮。電源部分能夠自動感知電源的不足，及時報警，由于采用外部密封，所以必須使電源能夠充電，而不必經(jīng)常的更換電池，只需在魚體上加上外接電源插頭就可以了。工作模式

游動原理

機器魚唯一的動力來自尾巴。這片尾巴，由后部伸出的一只機械臂帶動。機械臂由大臂和小臂組成，位置有點像尺骨與橈骨。它們分別接到兩只電機上，做不同運動。盡管構(gòu)造簡單，合起來就可能構(gòu)成復(fù)雜的動作。你可以想象一只拿著扇子的手———肘關(guān)節(jié)也可以扭動，腕關(guān)節(jié)也可以扭動。

機器魚模仿的是魚或海豚的動作。魚和海豚尾巴的劃水動作看似簡單，其實需要專門的仿生學(xué)研究其軌跡，得出相應(yīng)的算法，好指揮機械尾巴運動，做到盡量平滑。細(xì)看這條尾巴，既不同于金槍魚等海魚尾巴的形狀，也不同于一般淡水魚的尾巴。據(jù)介紹，這是通過多次試驗比較優(yōu)化的形狀，其劃動效率最高。

具體可以分為三種:

a. Anguilliform:(鰻狀的)通過整體身軀肌肉的波動來游動,像鰻魚一樣

b. Carangiform:通過尾鰭和與尾部相連的身軀擺動來游動,像鮭魚,金槍魚,旗魚

c. Ostraciifrom:只通過尾鰭的擺動而不利用身體擺動而進(jìn)行泳動 而從魚的游動所依靠的生理部位和推進(jìn)原理來說，可以分為兩大類為BCF類和MPF類，BCF(body and/or caudal fin)，這類魚主要依靠身體和尾部的擺動來游動，MPF(median and/or paired fin)，這類魚依靠身體中部的腹鰭來游動。以下所采用的機器魚類模型便是BCF類,是一種基本的魚類模型，依靠身體的后半部分和尾鰭進(jìn)行擺動而游動。

仿生原理

所制作的機器魚把魚的身體的后部和尾鰭分為兩個關(guān)節(jié)，利用兩個電機進(jìn)行控制。整個魚體可以分為四大塊，分別是:感知區(qū)，行為區(qū)，動作區(qū)，還有學(xué)習(xí)指令區(qū)。感知區(qū)對應(yīng)著實際應(yīng)用的傳感器，動作區(qū)代表帶動魚體動作的電機，拉桿和齒輪,行為區(qū)是用來控制電機的實際電路。而學(xué)習(xí)指令區(qū)是魚的大腦，代表控制程序,這里也就是主控制芯片(本項采用MC68HC908MR8)。

控制原理

機器魚無論是靠身體擺動還是魚鰭的擺動，都需要人為的控制。這個控制部分代表魚形機器人的大腦和核心。本項采用無線控制,可以把控制器如單片機放在機器魚內(nèi)部，同時通過遙控器對單片機進(jìn)行簡單的控制。無線電發(fā)射臺傳輸正確的信號，機器人內(nèi)部由一個無線電接受裝置，接受到信號以后，向各個子系統(tǒng)發(fā)出控制信號，所以該機器人能按規(guī)定的指令執(zhí)行動作。

機器魚 - 優(yōu)點

如原地或小場地游動，極好的游動機動性和水中懸停性能以及游動費用低廉，它將舉升、懸停和推進(jìn)功能集于一撲翼系統(tǒng)，可以用很小的能量進(jìn)行長距離游動，因此更適合在長時間無能源補充及遠(yuǎn)距離條件下執(zhí)行任務(wù)。

1、高效性。魚類游動的推進(jìn)效率高達(dá)90%以上，這使得魚類能夠在力量有限、能量消耗相對較少的情況下達(dá)到相當(dāng)?shù)乃俣炔⒕哂谐志玫哪土?，而?dāng)前螺旋槳船舶的推進(jìn)總效率不超過60%。

2、機動性。主要表現(xiàn)在兩點:加速特性和轉(zhuǎn)向特性。魚類運動不像當(dāng)前的螺旋槳推進(jìn)方式，推進(jìn)與轉(zhuǎn)彎分離，魚類通過胸鰭和尾鰭有機配合，實現(xiàn)推進(jìn)與轉(zhuǎn)彎的有機統(tǒng)一，但在當(dāng)前的螺旋槳推進(jìn)方式下的艦艇在高速行駛時需要很大的轉(zhuǎn)向半徑。

3、低噪性。螺旋槳在高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生過多不需要的紊流、非定常的渦流和熱量，還會伴隨產(chǎn)生大量的空泡噪音、擾動噪音。而魚類的游動方式擺動頻率低、柔性好，能最大限度地降低其它不必要的能量損失，充分利用并控制渦流，不產(chǎn)生漩渦尾跡，有利于隱身和突防，具有重要的軍事價值。

研究撲翼就必須從飛行生物進(jìn)化的撲翼獲得仿生靈感，其飛行能力和技巧的多樣性多半來源于他們翅膀的多樣性和微妙復(fù)雜的翅膀運動模式。

機器魚 - 使用價值

機器魚項目將使用到高級群集智能技術(shù)，從而有效控制和協(xié)調(diào)群組的機器魚，并適合于在港口環(huán)境中快速作出改變。任何一條魚發(fā)現(xiàn)污染后，會把污染點位置的GPS詳細(xì)資料發(fā)送給其他魚。

機器魚安裝有自主導(dǎo)航裝置，可以讓它們在不需要人為控制的情況下在港口周圍游動。在使用8小時后，即電池電量變低時，它們會自動游回充電站充電。在它們游回的時候，會同時將水質(zhì)數(shù)據(jù)通過無線局域網(wǎng)傳送給研究人員。如果試驗進(jìn)行良好，那么機器魚就可用來監(jiān)測世界各地河流、湖泊和海洋的污染。

它們會一直對污染物進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)某一條魚發(fā)現(xiàn)某種物質(zhì)后，會向其他同伴發(fā)送信息，然后它們會聚集在發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的區(qū)域來共同探測?！?/p>