SpineWave: Harnessing Fish Rigid-Flexible Spinal Kinematics for Enhancing Biomimetic Robotic Locomotion

要約

魚は何百万年もの進化に耐えており、その明確な硬直した柔軟性のない身体構造は、限られたモビリティ、高エネルギー消費、適応性など、水中ロボット工学の課題を克服するためのインスピレーションを提供します。
このペーパーでは、魚の脊椎のような剛性柔軟性のない遷移構造を特徴とする生体模倣ロボット魚であるSpinewaveを紹介します。
この構造は、拡張可能な魚骨のようなrib骨と調整可能な磁石を統合し、魚の筋肉のストレッチと反動を模倣して、剛性と柔軟性のバランスをとります。
さらに、ロボットの流体力学を最適化するために進化的アルゴリズムを採用し、水泳パフォーマンスの大幅な改善を達成しました。
実際のテストでは、環境監視、水中探査、および産業検査の堅牢性と可能性が示されました。
これらのテストは、水生ロボット工学の変換プラットフォームとしてSpinewaveを確立しました。

要約(オリジナル)

Fish have endured millions of years of evolution, and their distinct rigid-flexible body structures offer inspiration for overcoming challenges in underwater robotics, such as limited mobility, high energy consumption, and adaptability. This paper introduces SpineWave, a biomimetic robotic fish featuring a fish-spine-like rigid-flexible transition structure. The structure integrates expandable fishbone-like ribs and adjustable magnets, mimicking the stretch and recoil of fish muscles to balance rigidity and flexibility. In addition, we employed an evolutionary algorithm to optimize the hydrodynamics of the robot, achieving significant improvements in swimming performance. Real-world tests demonstrated robustness and potential for environmental monitoring, underwater exploration, and industrial inspection. These tests established SpineWave as a transformative platform for aquatic robotics.

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