Design, Modeling, and Optimization of Hydraulically Powered Double-Joint Soft Robotic Fish

执行机构 控制器(灌溉) 粒子群优化 机器人 控制理论(社会学) 计算机科学 控制工程 模拟 工程类 人工智能 算法 控制(管理) 生物 农学
作者
Sijia Liu,Chunbao Liu,Guowu Wei,Luquan Ren,Lei Ren
出处
期刊:IEEE Transactions on Robotics [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:41: 1211-1223 被引量:13
标识
DOI:10.1109/tro.2025.3526087
摘要

This paper explores a hydraulically powered double-joint soft robotic fish called HyperTuna and a set of locomotion optimization methods. HyperTuna has an innovative, highly efficient actuation structure that includes a four-cylinder piston pump and a double-joint soft actuator with self-sensing. We conducted deformation analysis on the actuator and established a finite element model to predict its performance. A closed-loop strategy combining a central pattern generator controller and a proportional–integral– derivative controller was developed to control the swimming posture accurately. Next, a dynamic model for the robotic fish was established considering the soft actuator, and the model parameters were identified via data-driven methods. Then, a particle swarm optimization algorithm was adopted to optimize the control parameters and improve the locomotion performance. Experimental results showed that the maximum speed increased by 3.6% and the cost of transport ( COT ) decreased by up to 13.9% at 0.4 m/s after optimization. The proposed robotic fish achieved a maximum speed of 1.12 BL/s and a minimum COT of 12.1 J/(kg·m), which are outstanding relative to those of similar soft robotic fish. Lastly, HyperTuna completed turning and diving–floating movements and long-distance continuous swimming in open water, which confirmed its potential for practical application
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
wyuanhu完成签到,获得积分0
刚刚
kingmantj发布了新的文献求助10
1秒前
无花果应助正在通话中采纳,获得10
1秒前
岳麓山老农发布了新的文献求助100
2秒前
Xavier完成签到 ,获得积分10
2秒前
好大白完成签到 ,获得积分10
3秒前
Aaron完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
yxsoon发布了新的文献求助20
5秒前
6秒前
所所应助胡思采纳,获得10
6秒前
7秒前
7秒前
不器完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
niuniu顺利毕业完成签到 ,获得积分10
8秒前
zoeeee发布了新的文献求助10
8秒前
FAYYE完成签到,获得积分10
10秒前
清浅完成签到,获得积分10
11秒前
加菲发布了新的文献求助10
11秒前
梵高晚风发布了新的文献求助10
11秒前
共享精神应助eulota采纳,获得10
11秒前
激动的严青完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
CipherSage应助小淼采纳,获得10
13秒前
清浅发布了新的文献求助10
13秒前
ljw完成签到,获得积分10
15秒前
明理小凝完成签到 ,获得积分10
16秒前
zoeeee完成签到,获得积分20
16秒前
16秒前
冷傲半邪发布了新的文献求助30
17秒前
18秒前
18秒前
胡思发布了新的文献求助10
20秒前
坦率乐天完成签到 ,获得积分10
22秒前
小许的大米14完成签到,获得积分10
22秒前
BZD发布了新的文献求助10
22秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
23秒前
高分求助中
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Annie Ernaux: De la perte au corps glorieux 600
Petrology and Plate Tectonics,2025 500
Moore's Clinically Oriented Anatomy 10th Edition 400
Direct and Iterative Linear System Solvers 400
Cardiopulmonary Bypass and Mechanical Support: Principles and Practice, Fifth Edition 400
Circular Polar Constellations Providing Continuous Single or Multiple Coverage Above a Specified Latitude 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6762963
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8489586
关于积分的说明 18092764
捐赠科研通 6050221
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3011460
邀请新用户注册赠送积分活动 1988219
关于科研通互助平台的介绍 1963520