It has been a great challenge to develop robots that are able to perform complex movement patterns with high speed and, simultaneously, high accuracy. Copepods are animals found in freshwater and saltwater habitats that can have extremely fast escape responses when a predator is sensed by performing explosive curved jumps. Here, we present a design and build prototypes of a combustion-driven underwater soft robot, the "copebot", that, like copepods, is able to accurately reach nearby predefined locations in space within a single curved jump. Because of an improved thrust force transmission unit, causing a large initial acceleration peak (850 Bodylength*s-2), the copebot is 8 times faster than previous combustion-driven underwater soft robots, whilst able to perform a complete 360{\deg} rotation during the jump. Thrusts generated by the copebot are tested to quantitatively determine the actuation performance, and parametric studies are conducted to investigate the sensitivities of the input parameters to the kinematic performance of the copebot. We demonstrate the utility of our design by building a prototype that rapidly jumps out of the water, accurately lands on its feet on a small platform, wirelessly transmits data, and jumps back into the water. Our copebot design opens the way toward high-performance biomimetic robots for multifunctional applications.


翻译:设计并制造了一种燃气驱动的水下软机器人,“copebot”,它能像桡脚类动物一样,精准地在单次曲线跳跃中到达附近的预定位置。由于改进的推力传输单元,导致了一个很大的初始加速峰值(850个身长*秒的平方),因此,Copebot比以前的燃气驱动水下软机器人快8倍,同时能够在跳跃过程中完成完整的360度旋转。通过测试Copebot产生的推力来定量确定其执行性能,并进行参数研究,以研究输入参数对Copebot的运动性能的影响力。我们通过构建一个能瞬间跳出水面,准确地落在小平台上,无线传送数据并跳回水中的原型,展示了我们设计的实用性。我们的copebot设计为实现多功能应用的高性能仿生机器人铺平了道路。

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