用于自主 robotic boats 拖曳与引导无动力漂浮平台的仿生自适应锁接系统

自主 robotic boats 有望执行若干任务：1) 在水域环境中自主导航，例如阿姆斯特丹的运河；2) 执行单独任务，例如水质监测、运输货物与人员；3) 相互锁接以创建漂浮基础设施，例如桥梁与集市。本文提出一种新颖的仿生 robotic 锁接系统，用于锁接、拖曳与引导漂浮的无源无动力平台。挑战在于设计一种自适应锁接机构，能够在实体间建立安全连接，易于连接/分离，即便船只受到水流扰动影响。但最重要的是，该自适应锁接必须能够限制被锁接“哑”平台的自由度(DoF, degrees of freedom)。因为 robotic boat 可能在狭窄水道中驱动它，并必须防止其漂移和撞墙。该新颖自适应锁接机构基于球窝关节，可同时允许在两个平面内旋转与自由运动。它由两部分组成：包括集成在漂浮箱“哑”体上的轴承柱(球)的雄件，以及位于自主 robotic boat 上的雌件。雌件集成了一个自适应框架漏斗，用于将雄球引导至一个驱动的接收器中以捕获球，从而在船只间创建球窝关节。就此意义而言，该自适应锁接机构模仿了鱿鱼触手，能够调节施加于夹持物体的力以限制其自由度。本文给出了集成该自适应锁接系统的 swarm robotic boats 执行拖曳与引导用例的实验结果。