ArcherFish- Bioinspired Robot Design

 

Methods:

To create the mechanism, we began by conducting extensive research on the spitting behavior of archerfish. This involved studying the anatomy and physiology of the fish, as well as the mechanisms by which they generate and control the force of their water jets. We also examined the way in which archerfish recognize and target objects above the water's surface.

​

Steps:

1. Designed the water propulsion system: In this step, we designed the water propulsion system based on our research into the spitting behavior of the archerfish. This system included a pump, pressure chamber, and nozzle that worked together to generate a stream of water with the appropriate force and trajectory.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

2. Tested the design on simulation: Before we began building and assembling the mechanism, we used computer-aided design (CAD) software to simulate the water propulsion system's performance. This allowed us to identify any potential design flaws and refine the system's design before proceeding to the build phase.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

3. Built and assembled: Once the design was finalized and tested, we began building and assembling the various components of the mechanism. This involved constructing the water propulsion system, control system, and target recognition system, as well as integrating these components into a functional mechanism.

4. Designed and manufactured the nozzle actuation mechanism: In addition to the water propulsion system, we also designed and manufactured the nozzle actuation mechanism. This mechanism allowed us to adjust the nozzle's direction and trajectory, enabling us to direct the water stream towards a target accurately.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                              

5. Tuned the controls for the actuation mechanism: Once the nozzle actuation mechanism was manufactured, we needed to tune the controls to ensure that the mechanism could accurately and reliably actuate the nozzle in response to user input.

6. Performed testing: With the mechanism fully assembled and tuned, we performed a range of tests to assess its performance. This included performance testing to evaluate the accuracy and force of the water stream, durability testing to ensure that the mechanism could withstand prolonged use, safety testing to identify any potential hazards, user testing to evaluate ease of use, and compliance testing to ensure that the mechanism met relevant regulations and standards.

Throughout the project, we documented our progress and findings, including creating schematics, diagrams, and other technical documentation to support the deployment and further development of the mechanism. We also collaborated closely with a multi-disciplinary team to ensure that the mechanism met the needs of users and stakeholders.

​

Results:

The mechanism we developed was able to shoot a stream of water at a target above the water's surface with high accuracy and force, replicating the spitting behavior of archerfish. It demonstrated excellent performance in both indoor and outdoor environments and was able to accurately target a range of objects and organisms.

Our tests also showed that the mechanism was durable, safe to use, and compliant with relevant regulations and standards. User feedback was positive, with users commenting on the mechanism's ease of use and accuracy.

 

Discussion:

The Archerfish project has demonstrated the potential of mimicking the spitting behavior of archerfish for various applications. The mechanism we developed could have applications in areas such as pest control, aquatic research, and entertainment, offering a non-invasive and environmentally friendly approach to controlling pests or studying aquatic organisms.

Future work could include further refining the mechanism's performance, increasing its range and accuracy, and exploring additional applications. The project also highlights the potential for biomimicry as a source of inspiration for innovation and problem-solving. By studying and replicating the behaviors and capabilities of other organisms, we can develop new technologies and solutions that are efficient, effective, and sustainable.