通過超聲波，海豚和*鯨即使在昏暗和漆黑的水域中也可以借助自身的回音定位功能來辨別自己的位置。潛艇也使用超聲波技術(shù)來定位。超聲波傳感器可以計(jì)算距離，甚至可以計(jì)算距離透明材料的距離，即使在水下也不成問題。BionicFinWave的設(shè)計(jì)利用了這些屬性：得益于超聲波傳感器，費(fèi)斯托的水下機(jī)器人可在由丙烯酸玻璃制成的管道系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)無碰撞游動(dòng)。

 超聲波傳感器向其目標(biāo)物體的方向傳播高頻范圍內(nèi)的聲波，聲波再從目標(biāo)物體處往回反射。傳感器接收這些信號(hào)后，可通過計(jì)算回聲傳回的時(shí)間計(jì)算出距離。通過這種測量原理，可以測量距離并確定自己的位置。

費(fèi)斯托公司的水下機(jī)器人BionicFinWave采用了該技術(shù)，借助其鰭片的起伏運(yùn)動(dòng)，能夠在透明管道系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)無碰撞游動(dòng)。其頭頂?shù)奈鍌€(gè)超聲波傳感器和慣性傳感器可持續(xù)測量到墻壁的距離及其當(dāng)前在水中的方向。當(dāng)?shù)竭_(dá)管道系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎處時(shí)，處理器會(huì)評(píng)估這些數(shù)據(jù)并由此計(jì)算出結(jié)果，同時(shí)控制鰭片，使BionicFinWave盡可能居中游動(dòng)，而不會(huì)撞擊到墻壁。

 起伏的鰭片運(yùn)動(dòng)

BionicFinWave使用兩個(gè)側(cè)鰭游動(dòng)。由此產(chǎn)生了一個(gè)連續(xù)波浪，即所謂的起伏鰭片運(yùn)動(dòng)。野生的海渦蟲、烏賊和裸臀魚都以這種方式在海中移動(dòng)。隨著鰭片的起伏運(yùn)動(dòng)，魚將水推向身后，由此產(chǎn)生向前的推力。

靈活的硅膠鰭片

BionicFinWaves的鰭片*由硅膠制成，沒有支柱或其他支撐元件。因此，其柔韌度*，可以真實(shí)地再現(xiàn)自然樣板的流暢波浪運(yùn)動(dòng)。它們分別在左右兩側(cè)固定在九個(gè)小型杠桿臂上，其偏轉(zhuǎn)角度為45°。杠桿臂由位于水下機(jī)器人機(jī)體上的兩個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。兩個(gè)相鄰的曲軸將動(dòng)力傳遞至杠桿，使兩個(gè)鰭片能夠單獨(dú)移動(dòng)。這使他們能夠產(chǎn)生不同的波形。

比如，要進(jìn)行游動(dòng)轉(zhuǎn)彎，外部鰭片的移動(dòng)速度要快于內(nèi)部鰭片，與挖掘機(jī)的鏈條同理。BionicFinWave頭部的第三個(gè)伺服電機(jī)控制機(jī)體的彎曲，使其能夠上下浮動(dòng)。曲軸和接頭在3D打印過程中制成一體，因此具有相應(yīng)的柔性和靈活性。

得益于超聲波傳感器，費(fèi)斯托的BionicFinWave可在管道系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)無碰撞游動(dòng)。