An Underwater Robotic System With a Soft Continuum Manipulator for Autonomous Aquatic Grasping

水下 人工智能 适应性 计算机科学 软机器人 计算机视觉 控制器(灌溉) 机器人 操纵器(设备) 海洋工程 模拟 控制工程 工程类 地质学 生态学 海洋学 农学 生物
作者
Jiaqi Liu,Zhuheng Song,Yue Lu,Hui Yang,Xingyu Chen,Youning Duo,Bohan Chen,Shihan Kong,Zhuyin Shao,Zheyuan Gong,Shiqiang Wang,Xilun Ding,Junzhi Yu,Li Wen
出处
期刊:IEEE-ASME Transactions on Mechatronics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:29 (2): 1007-1018 被引量:15
标识
DOI:10.1109/tmech.2023.3321054
摘要

Delicate underwater manipulation tasks such as biological specimen collection are promising fields that require new robotic designs and intelligent robotic technologies. In this study, we proposed an automatic aquatic object-collecting system with a soft manipulator controlled by a reinforcement learning-based controller. For underwater sensing, we implemented a visual perception framework to restore the quality of the underwater image, detect the seafood animals, and track the target's position. The online learning ability of the reinforcement learning-based controller endowed strong adaptability for the soft manipulator against underwater disturbances. The water tank grasping tests show a 91.7% successful grasping rate without flow disturbance and 83.3% with flow disturbances. We demonstrated that the soft robotic collecting system gripped seafood animals in a lab aquarium as well as the natural seabed environment. The real-world experimental results showed that the robot successfully collected 28 shells within 40 min at a water depth of 15 m and even completed grasping tasks in a dark environment. Our results demonstrated that this manipulator prototype is potentially applicable for fully autonomous delicate objects underwater.
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