用于海洋野外作业的自主海龟机器人

自主式机器人正在改变我们观察海洋生态系统的方式，但在珊瑚礁等密集环境中的近距离作业仍然困难。车辆必须在靠近动物和脆弱结构的同时应对流动的水流、可变照明和有限的传感器。以往的做法通过采用柔软材料和仿生游动设计来简化这些问题，但此类平台在可部署的自主性方面仍受限。本文提出了一种受海龟启发的自主 underwater 机器人，通过紧密集成的、以视觉为导驱的控制堆栈，弥合了仿生运动与野外自主性之间的差距。该机器人结合了稳健的深度-航向稳定控制、障碍规避和靶向控制功能，使其能够在复杂地形中跟踪和与移动目标进行交互。在受控池实验和新英格兰水族馆的活体珊瑚礁展柜中验证了该机器人，展示了稳定的运行和可靠的快速移动海洋动物和人类潜水员的跟踪。迄今为止，已知最初集成化的仿生机器人系统，结合了 novel hardware、控制和野外实验，部署于跟踪和监视自然环境中真实的海洋动物。在离束缚实验期间，我们展示了安全地绕障碍物导航（在水族馆展柜中成功率达91%）并引入一种低计算开销的 onboard tracking 模式。总体而言，这些结果为具备最小干扰性的探索和在敏感生态系统中近距离监视能力的柔软-刚性混合仿生 underwater 机器人指明了一条实用的道路。