دسترسی نامحدود
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
برای ارتباط با ما می توانید از طریق شماره موبایل زیر از طریق تماس و پیامک با ما در ارتباط باشید
در صورت عدم پاسخ گویی از طریق پیامک با پشتیبان در ارتباط باشید
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
درصورت عدم همخوانی توضیحات با کتاب
از ساعت 7 صبح تا 10 شب
ویرایش: نویسندگان: Raphael Zufferey, Robert Siddall, Sophie F. Armanini, Mirko Kovac سری: Biosystems & Biorobotics, 29 ISBN (شابک) : 3030895742, 9783030895747 ناشر: Springer سال نشر: 2022 تعداد صفحات: 267 [253] زبان: English فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) حجم فایل: 12 Mb
در صورت تبدیل فایل کتاب Between Sea and Sky: Aerial Aquatic Locomotion in Miniature Robots به فرمت های PDF، EPUB، AZW3، MOBI و یا DJVU می توانید به پشتیبان اطلاع دهید تا فایل مورد نظر را تبدیل نمایند.
توجه داشته باشید کتاب بین دریا و آسمان: حرکت آبی هوایی در ربات های مینیاتوری نسخه زبان اصلی می باشد و کتاب ترجمه شده به فارسی نمی باشد. وبسایت اینترنشنال لایبرری ارائه دهنده کتاب های زبان اصلی می باشد و هیچ گونه کتاب ترجمه شده یا نوشته شده به فارسی را ارائه نمی دهد.
این کتاب در مورد وضعیت هنر در زمینه حرکت هوایی-آبی گزارش میدهد، با تمرکز بر چالشهای اصلی مربوط به ترجمه این توانایی مهم از طبیعت به سیستمهای مصنوعی، و تشریح راهحلهای مهندسی نوآورانهای که تاکنون انجام شده است. در عمل توسط نویسندگان آزمایشگاه رباتیک هوایی امپریال کالج لندن استفاده شده است. کتاب پس از مقدمه ای کلی بر حرکت هوایی-آبی در طبیعت، و خلاصه ای از مهمترین دستاوردهای مهندسی، خوانندگان را با جنبه های فیزیکی و ریاضی مهم مسئله حرکت چندوجهی آشنا می کند. علاوه بر فیزیک اساسی درگیر در حرکت هوایی-آبی، نقش پدیدههای مختلفی که در سیالات اتفاق میافتند، یا پدیدههایی که ناشی از اثرات مکانیک ساختاری یا تامین نیرو هستند، در عمق، در گستره ابعاد بزرگ، از میلیمتر تا صدها متر ارائه میشوند. به نوبه خود، یک بحث تمرین محور در مورد موانع و فرصت های کوچک سازی، هم برای ربات ها و هم برای حیوانات انجام می شود. این با ملاحظات مهندسی کاربردی دنبال میشود که ملاحظات سختافزاری مرتبط در پیشرانش، کنترل، ارتباطات و ساخت را توصیف میکند. مطالعات موردی مختلف به تفصیل تجزیه و تحلیل میشوند و در مورد آخرین تحقیقات انجامشده توسط نویسندگان گزارش میشوند و موضوعاتی مانند فرار از آب رانشگر، مکانیک چالشبرانگیز برخورد آب، و یک هواپیمای هیبریدی قایقرانی و پرنده را پوشش میدهند. این کتاب با ارائه اطلاعات گسترده و به موقع در مورد طراحی، ساخت و بهره برداری از ربات های کوچک مقیاس، و در مورد حرکت چندوجهی، راهنمای مرجع جامع و به موقع در مورد موضوع حرکت هوایی-آبی و موارد مربوطه را در اختیار محققان، دانشجویان و متخصصان قرار می دهد. رویکردهای الهام گرفته از زیستی همچنین انتظار میرود که الهامبخش تحقیقات آینده باشد و بحثهای چند رشتهای قویتر را در این زمینه تقویت کند.
This book reports on the state of the art in the field of aerial-aquatic locomotion, focusing on the main challenges concerning the translation of this important ability from nature to synthetic systems, and describing innovative engineering solutions that have been applied in practice by the authors at the Aerial Robotics Lab of Imperial College London. After a general introduction to aerial-aquatic locomotion in nature, and a summary of the most important engineering achievements, the book introduces readers to important physical and mathematical aspects of the multimodal locomotion problem. Besides the basic physics involved in aerial-aquatic locomotion, the role of different phenomena happening in fluids, or those due to structural mechanics effects or to power provision, are presented in depth, across a large dimension range, from millimeters to hundreds of meters. In turn, a practice-oriented discussion on the obstacles and opportunities of miniaturization, for both robots and animals is carried out. This is followed by applied engineering considerations, which describe relevant hardware considerations involved in propulsion, control, communication and fabrication. Different case studies are analyzed in detail, reporting on the latest research carried out by the authors, and covering topics such as propulsive aquatic escape, the challenging mechanics of water impact, and a hybrid sailing and flying aircraft. Offering extensive and timely information on the design, construction and operation of small-scale robots, and on multimodal locomotion, this book provides researchers, students and professionals with a comprehensive and timely reference guide to the topic of aerial-aquatic locomotion, and the relevant bioinspired approaches. It is also expected to inspire future research and foster a stronger multidisciplinary discussion in the field.
Preface Acknowledgements Contents Acronyms List of Tables Part I Breaking the Surface 1 Breaking the Surface 1.1 Challenges 1.1.1 Dry Flight 1.1.2 Water Entry and Landing 1.1.3 Submerged Movement 1.1.4 Surface Movement 1.1.5 Water Exit 1.1.6 Wet Flight 1.2 Multimodal Mobility and the Outdoor Environment 1.3 Aerial-Aquatic Robots Presented in This Book 2 Why Swim and Fly? 2.1 Motivation and Objectives 2.2 Applications and Opportunities 2.2.1 Remote Sensing 2.2.2 Marine Conservation 2.2.3 Micro-biology and Micro-plastic Analysis 2.2.4 Pollution Monitoring 2.2.5 Arctic Research 2.2.6 Marine Wildlife 2.2.7 Offshore Platform Maintenance 2.2.8 Search and Rescue 2.2.9 Extension of Operation Envelope of Cruises 2.2.10 Bathymetric Mapping 2.3 Aerial-Aquatic Robots as a Solution 3 Aerial-Aquatic Locomotion in Nature 3.1 The Pelagic, Pleustonic and Littoral Environments 3.2 Swimming in Aerial Animals 3.2.1 Plunge Diving 3.2.2 Pursuit Diving 3.2.3 Diving Insects 3.3 Flight in Aquatic Animals 3.3.1 Flying Fish 3.3.2 Flying Squid 3.3.3 Sizing and Energetics 3.4 Design Insights from Nature 3.4.1 Wing Folding 3.4.2 Plunge Diving 3.5 Conclusion 4 Synthetic Aerial Aquatic Locomotion 4.1 Multimodal Robots 4.2 Aerial Water Sampling 4.3 Seaplanes 4.4 Rotary-Wing Vehicles 4.5 Fixed-Wing 4.6 Tilting Propeller configurations 4.7 Flapping Wing Vehicles 4.8 Possible Transition Methods Between Water and Air 5 The Physics of Aerial Aquatic Locomotion 5.1 Resolving Contradictory Design Pressures 5.2 Aerodynamics 5.3 The Propulsion Problem 5.4 Surface Hydrodynamics 5.5 Water Jet Propulsion 5.6 Plunge Diving 5.6.1 Water Impact Part II Practical Aerial Aquatic Locomotion 6 Aquatic Escape: Fast Escape with a Jet Thruster 6.1 Compressed Gas Water Jet Thruster 6.2 Water Jet Propulsion Theory 6.2.1 Design Domain 6.3 Prototype 6.3.1 Valve Actuation 6.3.2 Static Performance 6.4 Underwater Takeoff Using a Jet Thruster 6.5 Planar Trajectory Model 6.5.1 Aerodynamics 6.5.2 Longitudinal Stability 6.5.3 Water Resistance 6.5.4 Equations of Motion 6.6 Take-Off Robustness 6.7 Flight Components 6.8 Aquatic Takeoff Performance 6.8.1 Conclusion 7 Airframe Design for Plunge Diving 7.1 Introduction 7.2 The AquaMAV Airframe 7.2.1 Control 7.2.2 Propulsion 7.3 Wind and Water Tunnel Measurements 7.3.1 Water Tunnel Setup 7.3.2 Results 7.4 Performance Assessment 7.4.1 Aerial Locomotion 7.4.2 Aquatic Locomotion 7.4.3 Summary of Performance 7.5 Flight Test 8 Diving from Flight 8.1 Planar Aerodynamics 8.1.1 Underwater Motion 8.1.2 Dive Trajectories - Aerial Phase 8.1.3 Dive Trajectories - Aquatic Phase 8.1.4 Model Assumptions 8.1.5 Robot Performance 8.2 System Dynamics Modelling and Simulation 8.2.1 Simulated Vehicle Properties and Preliminary Considerations 8.3 Modelling 8.3.1 Aerodynamic Forces and Flight Phase 8.3.2 Underwater Phase 8.3.3 Air-Water Transitions 8.4 Simulation Results and System Analysis 8.4.1 Simulation of Different Phases 8.4.2 System Dynamics: Aerial and Aquatic Operation 8.4.3 Outlook: Analysis of Transition Phases 8.5 Concluding Remarks on Simulation 9 Aquatic Escape: Repeatable Escape with Combustion 9.1 Water Reactive Chemistry 9.1.1 Combustion 9.1.2 Solid Reactants as a Combustion Gas Source 9.2 Simulation and Validation with Fixed Experiment 9.2.1 Physics of Jet-Gliding 9.2.2 Model-Based Design 9.2.3 Static Modelling 9.3 Design of an Aquatic Jump-Glider 9.3.1 Robot Design 9.3.2 Principle of Operation 9.3.3 Systems 9.3.4 Wing Design and Stability 9.4 Cyclic Aquatic Escape with Jet Propulsion 9.4.1 Controlled Conditions 9.4.2 Outdoor Conditions 9.4.3 Wave Tolerance 10 Efficient Water-Air Propulsion with a Single Propeller 10.1 Introduction 10.2 Computational Investigations 10.3 Experimental Verification 10.3.1 Results and Analysis 10.4 Aerial-Aquatic Locomotion 10.4.1 Gearbox Mechanism 10.4.2 Prototype 11 Sailing and Flying with a Multimodal Robot 11.1 The Challenges of Surface Locomotion 11.1.1 Cycle 11.1.2 Hybrid Sizing 11.1.3 Propeller-Powered Takeoff 11.2 Harnessing the Wind 11.3 Design 11.3.1 Morphology Change Actuation 11.4 Avionics 11.4.1 Wind Sensing 11.5 Aerodynamics Surfaces 11.5.1 Wings 11.5.2 Sails 11.5.3 Tail 11.5.4 Numerical Simulation Results 11.6 Hydrodynamics 11.6.1 Hydrodynamics Validation 11.7 Onboard Control and Autonomy 11.7.1 PX4 11.7.2 Dual-Mode Configuration 11.7.3 Flying 11.7.4 Sailing 11.8 Operation of a Sailing-Flying Robot 11.8.1 Transition from Water to Flight 11.8.2 Sailing 11.9 Characterisation 11.9.1 Comparison with the AquaMAV: Wing Morphing 12 Multirotor Aircraft and the Aquatic Environment 12.1 Introduction to MEDUSA 12.2 Design 12.2.1 Operation Principle and Envelope 12.2.2 Deployment Flying Vehicle 12.3 Sensing and Control 12.3.1 Horizontal Actuation and Buoyancy Control 12.3.2 Sensor Payload 12.3.3 Electronics, Communication and Inter-System Tether 12.4 Results and Discussion 12.4.1 Membrane-Based Actuation 12.4.2 Vertical Locomotion and Control 12.4.3 Horizontal Locomotion 12.4.4 Outdoor Testing 12.5 Conclusions 13 Practical Tips for Building Aerial-Aquatic Robots 13.1 High-Speed Actuation 13.2 High-Torque Actuation 13.2.1 The Morphing Case 13.3 Battery 13.4 Ignition 13.5 Waterproof Openings 13.6 Composite Construction for Aerial-Aquatic Robots 13.6.1 Prepreg 13.6.2 Woven Wet Lay-Up for Wings 13.7 Launcher Testing Apparatus 13.8 Sensing Options for MAVs 14 Conclusion 14.1 Summary 14.2 Lessons Learned 14.3 How Far Have We Come? 14.4 Impact of Aerial-Aquatic Robotics in the World 14.4.1 Environmental Science 14.4.2 Emergency Response 14.5 Technological Trends and Future Work 14.6 Concluding Remarks Appendix References