Ante los problemas que presentan los robots monolíticos tradicionales en tareas anfibias complejas, tales como poca adaptabilidad y funciones limitadas, se propone un sistema de robots anfibios biomiméticos madre-hijo. El robot madre utiliza una esfera en forma de caparazón de tortuga que se puede abrir y cerrar, integrando cuatro patas mecánicas y propulsores a chorro de agua; el robot hijo es un cuerpo pequeño y aerodinámico equipado con propulsores de hélice y un módulo de comunicación óptica visible de corto alcance bajo el agua. Además, se diseñó una estructura de liberación y acoplamiento con engranajes para permitir la liberación y recuperación del robot hijo. Para evitar la singularidad de los ángulos de Euler, se estableció un modelo dinámico totalmente acoplado de seis grados de libertad basado en cuaterniones unitarios, y se propuso un algoritmo UQ-PID para lograr el control coordinado de los 8 servomotores y los 4 propulsores a chorro del robot madre. La simulación de fluidos muestra que la estructura esférica puede reducir eficazmente las perturbaciones del flujo de agua y mejorar la estabilidad. Los experimentos indican que el robot madre puede avanzar unos 60 cm en tierra en 20 s, y mantener una trayectoria de movimiento rectilíneo bastante precisa bajo el agua con una pequeña desviación y un empuje estable. El error de trayectoria del robot hijo en la piscina fluctúa entre -0,30 y 0,30 m, con una velocidad máxima de 32,51 cm/s. Este estudio proporciona una ruta técnica viable para la operación cooperativa de robots anfibios madre-hijo.

Robot anfibio esférico biomimético madre; robot hijo; control de movimiento; simulación de fluidos