基于ICPF驱动器无线仿生鱼型机器人设计-论文.pdf

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1、第30卷第4期天津理工大学学报Vo1．30No．42014年8月JOURNALOFTIANJINUNIvERSITYoFTECHNoLoGYAug．2014文章编号：1673—095X(2014)04—0036—05基于ICPF驱动器无线仿生鱼型机器人设计樊成，魏祥，冯磊，郭健，郭书祥1,2(1．天津理工大学自动化学院天津市复杂系统控制理论及应用重点实验室医学机器人实验室，天津300384；2．日本香川大学工学院，日本高松市761—0396)摘要：本文设计了一个无线智能仿生鱼型机器人．采用离子导电聚合物薄膜材料ICPF(Ionicconductingpolymerfilm)作为机器人

2、驱动器，在鱼眼和鱼嘴处内嵌3路红外避障传感器作为仿生鱼型机器人的导航系统，在机器人体内嵌入ArduinoMiniPro作为机器人的主控制器．由于选用低功耗的ICPF材料，该鱼型机器人续航时间长达3h，该仿生鱼型机器人可实现在水中无噪声前进、转弯和避障等运动模式，且可以实现在线编程和实时充电．实验测试结果表明，该仿生鱼型机器人系统稳定，在水中运动如真实的鱼，可以同其他鱼类生物在同一环境中无干扰的交互生存，在9V、1Hz电压信号的驱动下，最大游动速度为1O．02mm／s，该仿生鱼型机器人可用于军事侦测，海洋开发等领域．关键词：仿生鱼型机器人；ICPF(Ionicconductingpol

3、ymerfilm)驱动器；红外传感器；微控制器；无噪声中图分类号：TP242文献标识码：Adoi：10．39690．issn．1673—095X．2014．04．009Designofawirelessbiomimeticfish1ikerobotbasedonICPFactuatorFANCheng，WEIXiang，FENGLei，GUOJian，GUOShu-xiang，(1．SchoolofElectricalEngineering，TianjinKeyLaboratoryforControlTheoryandApplicationinComplicatedSystemsan

4、dBiomedicalRobotLaboratory，TianjinUniversityofTechnology，Tianjin300384，China；2．FacultyofEngineering，KagawaUniversity，Takamatsu761-0396，Japan)Abstract：Inthispaper，awirelessintelligentbiomimeticfish—likerobothasbeendeveloped．WechoosetheICPF(IonicConductingPolymerFilm)materialastheactuatorforthefi

5、sh-likerobot，tochoosethe3-wayinfraredob—stacleavoidancesensorembeddedinfisheyesandfishmouthasthenavigationsystemofthefish—likerobot，tochoosetheArduinoMiniProasthemaincontroller．DuetothecharacteristicsoflowpowerconsumptionoftheICPFmaterial，thebiomimeficfish-likerobotcanrealizeforwardmotion，turni

6、ngmotionandobstacleavoidancemo—tionwithoutnoiseinwater．Inaddition．thebiomimeticfish—likerobotcanlivewithotherrealfishwithoutinterfer．enceinthesameenvironment，thebatteryofthedevelopedfish—likerobotcanlast3hours，anditcanrealizeon．1ineprogrammingandcanbechargedinreal-time．Theexperimentalresultsind

7、icatedthatthedevelopedfish-likerobotcanmovesmoothlyinwater，themaximumvelocityofthebiomimeticfish—likerobotcanbeobtainedat10．02mm／swhenthedrivingvoltageis9Vandthedriving~equencyis1Hz，thedevelopedfish—likerobotwillbeusedtothefieldof