通過(guò)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(lái)辨別自己的位置。潛艇也使用超聲波技術(shù)來(lái)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(wèn)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(wú)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?gòu)哪繕?biāo)物體處往回反射。傳感器接收這些信號(hào)后，可通過(guò)計(jì)算回聲傳回的時(shí)間計(jì)算出距離。通過(guò)這種測(cè)量原理，可以測(cè)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(wú)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(cè)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(chóng)、烏賊和裸臀魚(yú)都以這種方式在海中移動(dòng)。隨著鰭片的起伏運(yùn)動(dòng)，魚(yú)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(méi)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(guò)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(wú)碰撞游動(dòng)。