摘要


 本機器魚的整體架構完全由本實驗室自行研發(包括 內部軟體設計、電路設計、外機構設計等),並具擁有完善的軟硬體整合;整體架構以單晶片Arduino為主要核心,外加使用433MHZ 的RF傳輸器,以及利用C#和BCB作人機介面的操控,搭配設計優良的圖控介面;可以簡單的控制機器魚在水中游動的狀態,也可以輕易的設定機器魚游動姿態的演算法。以下分別探討硬軟體的創新突破以及功能。


         軟體分為兩個程式,一個是可以快速進行演算法計算、設定的BCB版控制介面,其主要以游動方程式搭配基因演算法作運算,內建選項可以輕易且快速修改魚的行進行為;另一個C#版利用diretX結合了多功能遙桿,突破既往控制的單調性我們利用圖形化介面控制機器載具,可以更直覺更簡易的控制機器魚。


        硬體部份,我們使用SolidWork自行思考設計、校正與測試魚的外殼;設計過程艱辛,因為須考量到複雜的問題(如重心、浮心、水下平衡以及自由度等問題),以至於我們花很大量的時間在設計硬體;實體製程方面則採用本實驗室之3D printer 列印出來的,本身材質是塑膠abs比重略小於1。


        就創新性質,本機器魚擁有完善的外殼計構設計以及多功能整合。包括可以做水下深度追蹤、可控制行為模式、自控行為模式;有別於舊型機器魚只能做可控制行為模式,新型機器魚不但在外殼創新、功能也強大了許多。在可用性部份,目前機器魚所搭配的433MHZ RF,這比起以前擁有2.4GHZ的zigbee 更能在深水裡連續的操控,外加搭配深度追蹤的功能,可以讓機器魚在水下某一深度進行探索及巡遊,另一方面,本實驗室目前乃在全力研發魚的視覺能力以及利用CFD(Computational Fluid Dynamics)分析魚的流體力學;想必之後機器魚加上視覺之後,還可以進行水下物體追蹤,物件判別等等功能,讓機器魚的功能性大幅提升。

 

 


 相關成果


icon_level_03硬體架構

  

                                          硬體架構圖

 

            理想轉彎曲線圖                         趨近理想曲線圖

               理想直線行進波曲線圖               趨近直線行進波圖

 

 


icon_level_03參數調整介面

 
API介面圖

進行GA計算介面圖



關鍵技術


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圖4