举 水上漂 国内外发展及现状 吴纯莹
国 内 外 发 展 及 现 状 吴 纯 莹 水 上 漂
01 卡内基梅隆大学机器人水黾 02 麻省理工大学Robostrider 03 哥伦比亚大学RUSTY 04 卡内基梅隆大学仿蜥蜴机器人 05 曰本中央大学的研究
01 卡内基梅隆大学仿蜥蜴机器人 曰本中央大学的研究 卡内基梅隆大学机器人水黾 02 03 麻省理工大学Robostrider 哥伦比亚大学RUSTY 04 05
01 卡内基梅隆大学机器人水黾 02 麻省理工大学Robostrider 03 哥伦比亚大学RUSTY 04 卡内基梅隆大学仿蜥蜴机器人 05 曰本中央大学的研究
01 卡内基梅隆大学仿蜥蜴机器人 曰本中央大学的研究 卡内基梅隆大学机器人水黾 02 03 麻省理工大学Robostrider 哥伦比亚大学RUSTY 04 05
水上漂 仿生机器人的研究引起各国相关研究人员和专家的极大兴趣 和关注，也在这方面取得了大量可喜成果和研究进展。在仿动 物和昆虫的机器人研究方面，国内外很多研究机构和公司在这方 面进行了大量的研究和开发工作，同时取得了显著的成就，尤 其在水下机器人研究、仿生鱼、仿生蟹、仿昆虫飞行机器人等 昆虫的仿生研究方面取得了巨大突破，并且有些方面已逐渐进入 实用阶段，可以说是仿生机器人研究的重大突破。 各国学者专家对水上行走机器人进行了初步研究，探讨其中 的理论。通过近几年的努力，受昆虫能在水面上行走的启发， 各国科学家对水上行走机器人的研究取得了一定成果
水上漂 仿生机器人的研究引起各国相关研究人员和专家的极大兴趣 和关注，也在这方面取得了大量可喜成 果和研究进展。在仿动 物和昆虫的机器人研究方面，国内外很多研究机构和公司在这方 面进行了大量的 研究和开发工作，同时取得了显著的成就，尤 其在水下机器人研究、仿生鱼、仿生蟹、仿昆虫飞行机器 人等 昆虫的仿生研究方面取得了巨大突破，并且有些方面已逐渐进入 实用阶段，可以说是仿生机器人研 究的重大突破 。 各国学者专家对水上行走机器人进行了初步研究，探讨其中 的理论。通过近几年的努力，受 昆虫能在水面上行走的启发， 各国科学家对水上行走机器人的研究取得了一定成果
01卡内基梅隆大学机器人水黾 卡内基梅隆大学的的MetinSitt(迈汀一斯廷)教授在美国麻省理工学院(MIT)科学家 的协助下，带领科研人员于2004年研制出首个具备水面行走能力的微型机器人。 该掠水机器人主体是一个大小仅半英寸的碳塑纤维质地的箱式躯干，身上八条2英 寸长的细腿由钢丝做成，表层上涂抹了一层高防水性的Teflo塑料涂层。机器人体内 并未安装大脑装置，也没有携带任何传感器或电池。它利用三个PZT-5H的T形状的压 电制动器驱动机构来分别驱动机器人的侧腿以实现控制运动。激励器通过电线得到 能量，由连接电源的三组电路控制行动。该机器人可以成功地实现前后移动，还可 以转弯。机器人向前移动的最大速度为2.3cm/s。 0
01卡内基梅隆大学机器人水黾 卡内基梅隆大学的的MetinSitt (迈汀一斯廷）教授在美国麻省理工学院(MIT)科学家 的协助下，带 领科研人员于2004年研制出首个具备水面行走能力的微型机器人。 该掠水机器人主体是一个大小仅半英寸的碳塑纤维质地的箱式躯干，身上八条2英 寸长的细腿由钢 丝做成，表层上涂抹了一层高防水性的Teflon塑料涂层。机器人体内 并未安装大脑装置，也没有携带任 何传感器或电池。它利用三个PZT-5H的T形状的压 电制动器驱动机构来分别驱动机器人的侧腿以实现 控制运动。激励器通过电线得到 能量，由连接电源的三组电路控制行动。该机器人可以成功地实现前后 移动，还可 以转弯。机器人向前移动的最大速度为2.3 cm/s
02 麻省理工大学Robostrider 美国麻省理工学院的数学家约翰•布什教授在自己对昆虫水 黾研究的基础上也对水上行走机器人进行了研究，制作出了在 结构和运动机理上同水黾更为相似的机器人模型[9,10]，如图 1.6所示。 设计的机器人本体是铝框架，具有六条腿，由经过防水处 理的半径为0.2mm的不锈钢丝制成。驱动腿以速度U频繁的拍 打水面做划行动作推动机器人前进。机器人以弹性带进行驱动， 通过连接到机器人本体上，依靠弹性变形趋动机器人前进。 麻省理工大学的机械水黾
麻省理工大学Robostrider 美国麻省理工学院的数学家约翰•布什教授在自己对昆虫水 黾研究的基础上也对水上行走机器人进 行了研究，制作出了在 结构和运动机理上同水黾更为相似的机器人模型[9，1()]，如图 1.6所示。 设计的机器人本体是铝框架，具有六条腿，由经过防水处 理的半径为0.2mm的不锈钢丝制成。驱动 腿以速度U频繁的拍 打水面做划行动作推动机器人前进。机器人以弹性带进行驱动， 通过连接到机器人 本体上，依靠弹性变形趋动机器人前进。 02 麻省理工大学的机械水黾
03 哥伦比亚大学RUSTY 哥伦比亚大学的Girard教授研究制作出了利用电 机驱动的水上行走机器人。 设计机器人的本体是由碳维制成。四条腿由铝制成， 1 提供机器人的主要支撑力。本机器人以carbon nanotubesi为防水材料，使机器人具有有效的防水性 能。Nanotubes的应用将是纳米技术第一次实际应 用到其它科学领域。 机器人以两个直流电机作为动力源，驱动机器人 运动。腿以半径为0.2mm的不锈钢制成。两个独立 的电机允许分别进行速度控制。 机器人利用PIC16F74芯片和一个外部振荡器控 制电机。芯片上安装有两个PWM,一个A/D转换器 和两个传感器一个微分放大器。信号通过传感器接收 然后通过A/D转换器，输入到微分放大器中，调节 控制电机的脉冲信号。设计的机器人可以实现前后移 哥伦比亚大学的RUSTY 动和转弯，在自动化程度有了一定的提高
哥伦比亚大学RUSTY 哥伦比亚大学的Girard教授研究制作出了利用电 机驱动的水上行走机器人。 设计机器人的本体是由碳纤维制成。四条腿由铝制成， 提供机器人的主要支撑力。本机器人以carbon nanotubes为防水材料，使机器人具有有效的防水性 能。Nanotubes的应用将是纳米技术第一次实际应 用 到其它科学领域。 机器人以两个直流电机作为动力源，驱动机器人 运动。腿以半径为0.2mm的不锈钢制成。两个独立 的电机允许分别进行速度控制。 机器人利用PIC16F74芯片和一个外部振荡器控 制电机。芯片上安装有两个PWM，一个A/D转换器 和两个传感器一个微分放大器。信号通过传感器接收， 然后通过A/D转换器，输入到微分放大器中，调 节 控制电机的脉冲信号。设计的机器人可以实现前后移 动和转弯，在自动化程度有了一定的提高。 1 2 03 哥伦比亚大学的RUSTY
04卡内基梅隆大学仿蜥蜴机器人 卡内基梅隆大学的Metin Sitt(迈汀一斯 廷)教授还研制出了一种基于蜥蜴的可以 在水面上快速行走的仿生机器人，该机 器人体积轻巧，采用碳化纤维和聚碳酸酯 材料制成，只有6厘米长，重量24克。 斯廷将这个机器人命名为“水上奔跑 者”，今后主要用于洪灾受害者救援，它 装配着生化传感器还可对水质进行勘测， 此外，“水上奔跑者”利用微型摄像仪能 够在海岸线和港口进行安全监控
04卡内基梅隆大学仿蜥蜴机器人 卡内基梅隆大学的Metin Sitt (迈汀一斯 廷）教授还研制出了一种基于蜥蜴的可以 在水面上快速行走 的仿生机器人， 该机 器人体积轻巧，采用碳化纤维和聚碳酸酯 材料制成，只有6厘米长，重量24克。 斯廷将这个机器人命名为“水上奔跑 者”，今后主要用于洪灾受害者救援，它 装配着生化传感器还 可对水质进行勘测， 此外，“水上奔跑者”利用微型摄像仪能 够在海岸线和港口进行安全监控
04 曰本中央大学的研究 日本的中央大学也在水上行走机器人方面进行 了初步研究，并设计出了水上行走机器人样机。 设计的机器人为六条腿机构。前后四条腿依靠浮 力支撑机器人漂浮在水面上。在水上移动时，利 用中间的腿从前向后划产生推力。然后使收缩了 的体节伸长，这样前进。转弯时，与转弯方向相 对的一侧（外侧）的中腿从前向后划产生推动力。 然后，转弯方向（内侧）的中腿不向后划，支撑 身体，阻止回转
日本的中央大学也在水上行走机器人方面进行 了初步研究，并设计出了水上行走机器人样机。 设计的机器人为六条腿机构。前后四条腿依靠浮 力支撑机器人漂浮在水面上。在水上移 动时，利 用中间的腿从前向后划产生推力。然后使收缩了 的体节伸长，这样前进。转弯时，与转弯方向 相 对的一侧（外侧）的中腿从前向后划产生推动力。 然后，转弯方向（内侧）的中腿不向后划，支撑 身 体，阻止回转。 04 曰本中央大学的研究
现状 仿生只是第一步，科学家们期望的，是通过仿生研制出可以完成复 杂任务的水面机器人，像水黾机器人那样， 可以做一个集群，散布 于河川海洋来监控生态和水质，也可以协助紧急救灾搜寻，甚至可 以用在军事上当“间谍”
现状 杂 仿 任 生 务 只 的 是 水 第 面 一 机 步 器 ， 人 科 ， 学 像 家 水 们 黾 期 机 望 器 的 人 ， 那 是通过仿生研制出可以完成复 于河川海洋来监控生态和水质，也可以 样，可以做一个集群，散布 以用在军事上当“间谍”。 协助紧急救灾搜寻，甚至可