Para enfrentar os problemas das robôs monolíticos tradicionais, como baixa adaptabilidade e funcionalidade limitada em tarefas anfíbias complexas, foi proposto um sistema de robôs anfíbios biomiméticos mãe-filho. O robô mãe adota uma esfera em formato de carapaça de tartaruga, que pode abrir e fechar, integrando quatro pernas mecânicas e propulsores de água; o robô filho é um pequeno corpo aerodinâmico equipado com propulsores de hélice e um módulo de comunicação óptica visível de curto alcance subaquático. Além disso, foi projetada uma estrutura de acoplamento e liberação engrenada para realizar a liberação e recuperação do robô filho. Para evitar a singularidade dos ângulos de Euler, foi estabelecido um modelo dinâmico totalmente acoplado de seis graus de liberdade baseado em quaterniões unitários, e foi proposto um algoritmo UQ-PID para realizar o controle coordenado dos 8 servomotores e dos 4 propulsores de água do robô mãe. A simulação de fluidos mostrou que a estrutura esférica pode reduzir efetivamente as perturbações do fluxo de água e aumentar a estabilidade. Experimentos indicam que o robô mãe pode avançar cerca de 60 cm em terra em 20 segundos, e manter uma trajetória de movimento reto relativamente precisa debaixo d'água, com pequeno desvio e impulso estável. A oscilação do erro de trajetória do robô filho na piscina é de -0,30 a 0,30 m, com pico de velocidade de 32,51 cm/s. Este estudo fornece um caminho técnico viável para a operação cooperativa de robôs anfíbios mãe-filho.

Robô mãe esférico anfíbio biomimético; robô filho; controle de movimento; simulação de fluidos