凭仗足桨可变型关节和多模态驱动，机器人可在沙滩和水下智能切换奔驰形式和游动形式。这便是哈尔滨工程大学王刚副教授科研团队的最新研讨效果——足桨式多模态水陆两栖机器人。这款水陆两栖机器人处理了机器人难以在浅滩环境中灵敏游动和快速奔驰的业界难题。日前，机器人范畴世界尖端期刊《IEEE机器人学汇刊》在线宣布了这一效果。

  该论文由哈尔滨工程大学水下机器人技能要点实验室独立完结，王刚为论文的通讯作者，哈尔滨工程大学博士研讨生马鑫盟和刘开鑫为一起榜首作者。

  两栖机器人的研讨一直是机器人范畴的热门之一，为了在水陆两种不同的介质中运动，大部分两栖机器人既要有轮子又要有螺旋桨，但由于水陆环境介质密度相差巨大，尤其是衔接海洋和陆地的浅滩，浪流扰动剧烈，地上干湿颗粒力学特性存在很大不同，因而不利于机器人的灵敏运动。

  而王刚团队提出的足桨式多模态水陆两栖机器人计划，为两栖机器人规划供给了一种新思路。经过推动设备的共同构型和参数优化办法，团队将足桨本身的多形式推动才能与机体的变型才能相结合，完结了机器人在两栖环境下的运动模态切换，降低了机器人体系的杂乱程度，一起满意了水中、陆上两种彻底不同环境下关于机器人灵敏运动的需求，处理了传统办法将爬游功用叠加形成的机器人运动功能不灵敏、作业功率低的问题。

  这款水陆两栖机器人由机体结构、变型驱动关节、操控舱、电池仓、足桨驱动设备组成。在奔驰形式下，机体在变型驱动关节的驱动下展平，足桨驱动关节以低速形式驱动足桨，机器人依托足部的推动力在海底或沙滩奔驰；在游动形式下，机体在变型驱动关节的驱动下折叠，足桨驱动关节以高速形式驱动足桨，机器人依托桨的推动才能在水面、水中游动。

  让科研效果落地是团队斗争的方针。团队研制的机器人无论是在石地、草地、沙滩，仍是水底、水中、水面，都体现出了比同类机器人更优越的运动才能和负载才能，“体能测验”成果非常优异。

  凭仗共同的构型，足桨式多模态水陆两栖机器人在水下陆上均能完结高速运动。团队经过弹性刚体—颗粒介质—两相流体耦合仿真办法，对机器人的足部几许参数和奔驰进程的运动参数来优化，极大地进步了其在沙滩和海底的运动才能。

  一起，团队选用多传感器感知和信息交融技能，让机器人可自动识别当时的环境并调整运动形式。与同类机器人比较，在已揭露宣布的研讨效果中，该机器人在颗粒介质地上的奔驰速度可到达4倍体长/秒，是现在同类型机器人中运动速度最快的。

  大部分两栖机器人下水后易悬浮于水中，而该机器人入水后处于负浮力状况，可直接沉入海底，这为机器人在海底作业供给了或许。该机器人高度仅有0.22米，当它紧贴海底时，比悬浮式机器人受水流的影响更小，作业更安稳。在海底作业时，遇到大面积水草、珊瑚礁，机器人直接穿过必然会形成必定生态损坏，此刻机器人可由匍匐状况切换为游动形式，当切换为游动形式时，它在水中能够灵敏地在各类障碍物中络绎。

  此外，凭借游动形式，机器人可运动到水面邻近接纳定位与通讯信号，对自己的方位信息进行校准。

  这支机器人研制团队非常年青，除了王刚，还有3名博士生和5名硕士生，小组成员均匀岁数只要26岁。

  想要完结一个具有优异才能功能的机器人，需求团队在体系集成、智能操控、环境感知等方面都不能有短板。在机器人的分量与负载才能、陆上与水下介质受力差异、快速性与操纵性等各种联系中寻觅平衡点是研制进程中的最大难点。

  团队在研讨进程中发现，从陆到水整一个完好的进程中的颗粒介质力学特性不同，而现有理论都是以干颗粒为研讨目标，湿颗粒研讨效果则屈指可数。没有能够学习的研讨效果，团队便从最根底的机器人足部与颗粒介质交互进程的力学性质下手。经过树立机器人在沙滩和海底奔驰进程的动态阻力模型，团队完结了对机器人在颗粒介质地上奔驰进程的猜测和参数优化；凭借核算流体力学、离散元和多体动力学耦合仿真等办法，团队完结了机器人的规划和优化进程。尽管“从头开始”拉长了整个研讨周期，但在这样的一个进程中，同学们敏捷生长起来。现在，在这个仅有9人的团队里，从规划到安装，从接线到调试，从编程到实验的各个流程都有“专家”。

  王刚表明，该论文是对团队曩昔探究进程的一次回忆，期望这篇论文能起到必定的示范作用，让同学们认识到在使用实践中找到真问题，静下心来兢兢业业处理它，必定会有好的成果产出。未来团队将针对机器人在两栖环境运动进程中的根底力学理论持续深入研讨，为进步机器人的智能化水平持续尽力。