Design and control of soft biomimetic pangasius fish robot using fin ray effect and reinforcement learning

钢筋 仿生学 鲶属 强化学习 鱼翅 计算机科学 人工智能 材料科学 生物 渔业 复合材料 鲶鱼
作者
Samuel M. Youssef,MennaAllah Soliman,Mahmood A. Saleh,Ahmed H. Elsayed,Ahmed G. Radwan
出处
期刊:Scientific Reports [Springer Nature]
卷期号:12 (1) 被引量:17
标识
DOI:10.1038/s41598-022-26179-x
摘要

Abstract Soft robots provide a pathway to accurately mimic biological creatures and be integrated into their environment with minimal invasion or disruption to their ecosystem. These robots made from soft deforming materials possess structural properties and behaviors similar to the bodies and organs of living creatures. However, they are difficult to develop in terms of integrated actuation and sensing, accurate modeling, and precise control. This article presents a soft-rigid hybrid robotic fish inspired by the Pangasius fish. The robot employs a flexible fin ray tail structure driven by a servo motor, to act as the soft body of the robot and provide the undulatory motion to the caudal fin of the fish. To address the modeling and control challenges, reinforcement learning (RL) is proposed as a model-free control strategy for the robot fish to swim and reach a specified target goal. By training and investigating the RL through experiments on real hardware, we illustrate the capability of the fish to learn and achieve the required task.
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