記者從北京大學獲悉，該校課題組近期研制出一種新型的水下電場通信系統，為目前水下機器人通信、推動未來水下機器人大規模應用提供了新的思路。相關論文近日發表于英國的國際仿生科學領域權威期刊《生物靈感與仿生學》。
據北大工學院謝廣明教授介紹，由于水環境的特殊性，水下通信不像陸地上那樣方便自如，其一定程度上限制了水下機器人大規模應用。傳統水聲通信是使用最為廣泛的一種通信方法，但因其設備功耗高、體積大、速率慢，易受水體運動及周圍障礙物影響，尤其是在有限或地形復雜的水域通信時，通信質量較差，已很難滿足日益增長的水下通信需求。
為解決水下機器人的穩定通信問題，作為國內較早開展水下仿生機器人相關研究的團隊，謝廣明教授領導的課題組從自然界魚類的一種特殊行為中獲得靈感，開發出了通信穩定、功耗低且對水環境要求低的水下電場通信系統，并在機器人上進行深入的實驗驗證。
研究團隊發現，自然界一些魚類如南美電鰻，可主動發射和感知電場實現水下通信。電魚通過自身特有的發電器官發射電場信號并釋放到周圍水域，附近其他電魚可感知第一條電魚發射的電場信號，并從中提取頻率、波形及信號時間間隔等有效信息，從而解讀出電場信號中蘊含的信息，實現個體間的水下通信。
受此啟發，研究團隊先把電魚通信系統抽象建模，接著對該電場系統進行數值仿真，初步掌握了其傳播及分布特性，最后設計開發出了一套新型的仿生電場通信系統。之后，研究人員對此系統進行實驗研究，結果表明，水中電場通信比水聲通信更為穩定，水體運動、障礙物及水質等復雜環境對電場通信影響都很小。
謝廣明表示，目前這套仿生電場通信系統發射功率僅0.25瓦即可實現水下3至5米的近距離電場通信，增加發射功率和電極間距可進一步提高通信距離。由于其具有體積小、能耗低等優勢，對將來水下機器人集群作業領域具有較大的應用前景。
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