Modboat：具有单个电机的低成本水上机器人

 
宾夕法尼亚大学GRASP实验室的研究人员最近设计了Modboat，这是一种机器人船，可用于监测海洋或进行海上作业。该低成本水上机器人已发表在arXiv上的一篇论文中提出，可以使用单个电机在水中游泳。
“该项目的最初想法来自以色列Technion团队的2015年论文，”进行这项研究的研究人员之一Gedaliah Knizhnik告诉TechXplore。 “我的实验室探索低成本机器人技术，突然想到了这一点。我们之前在水上机器人领域拥有过一些经验，因此这是扩展此方面的绝好机会。”
宾夕法尼亚大学的Knizhnik和他的同事进行的这项研究的长期目标是创造出一批低成本的机器人船，这些机器人船可以成组地完成，而不是单独完成。他们最近的研究是朝着这个方向迈出的第一步，介绍了既高效又实惠的水上机器人的设计。
研究人员创建的Modboat机器人相当简单，但可以在水中有效地移动。该机器人具有主体和两个脚蹼。它使用单个马达来回运动，使它的身体来回摆动，使其在水中划动并向前移动。
通过调节电机左右摆动身体的速度以及每个脚蹼的拨动力，可以使机器人朝特定方向操纵。与研究人员汲取灵感的Technion公司开发的机器人相比，Modboat的独特设计还使其能够在团队中良好地工作。
Knizhnik解释说：“我们的机器人不如其他机器人那样好游泳，但是这种设计是独特的，因为当标准惯例规定您至少需要两个时，它仅使用一个电动机。” “这使得该机器人的制造成本低廉，因此我们可以制造很多机器人，并弥补其较弱的游泳性能。”
研究人员通过一系列实验对他们的机器人进行了评估，发现该机器人虽然表现出色，但仍难以直线游泳。原因是它对中心质量的放置方式具有很高的敏感性。
此灵敏度源自偏移质量在机器人上引起的非零侧倾角，这又增加了其各个脚蹼推力的不对称性。在论文的结尾，研究人员提出了一种替代设计策略，可以将这种敏感性降低到可行的水平。
克尼兹尼克说：“让机器人负担得起是我们使它们成为主流的方式，但是负担得起的机器人通常比昂贵的机器人能力差。” “在这项研究中，我们已经展示了如何采用独特的设计原理并对其进行调整以使其实用—在这种情况下，通过促进该机器人在团队中的工作能力。他们还没有做到这一点，但是我们已经完成了准备工作。”
尽管这组研究人员推出的低成本水上机器人前景广阔，但在大规模实施之前，仍需要改进其设计。但是，在将来，它可以为可负担得起的自动机器人船的创建铺平道路，该船可以部署在舰队中，从而更快，更有效地完成海上任务。
Knizhnik补充说：“现在，我们已经证明了这种设计可以很好地工作和游泳，我们需要真正使它在想要的地方游泳。” “我们正在努力使其遵循指定的路径，以便可以将其用于传感器的放置，测量等。”