基于振動推進機理的柔性仿生機器魚設(shè)計與實驗研究.pdf

1、魚類經(jīng)過億萬年的進化，已經(jīng)擁有了完美的水下游動特性，其游動的快速性、靈活性與高效性是現(xiàn)今任何水下機器人和航行器所不能比擬的，因此，仿生機器魚吸引了更多科學(xué)研究工作者的目光。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，仿生機器魚已積累了不少成果，各種驅(qū)動形式的仿生機器魚層出不窮，但應(yīng)用前景仍不理想，而改進仿生機器魚的首要因素是其驅(qū)動方式?；跈C械振動與魚尾擺動的相似性，本文將機械振動作為仿生機器魚游動的動力來源，通過將激振機構(gòu)的振動轉(zhuǎn)換成魚尾擺動，使仿生機器魚實現(xiàn)

2、擺動推進。這是對仿生機器魚新的驅(qū)動方式的探索。
　　本文從仿生學(xué)角度出發(fā)，提出了基于對稱雙偏心輪機構(gòu)振動推進方式的柔性仿生機器魚整體方案，對稱雙偏心輪機構(gòu)作為振動激勵源嵌入到柔性魚尾中間，通過激振源的往復(fù)作用力，轉(zhuǎn)化成柔性魚尾的擺動；本文所設(shè)計的對稱雙偏心輪機構(gòu)采用單個伺服電機驅(qū)動，通過設(shè)計了一套控制電路來實現(xiàn)伺服電機的轉(zhuǎn)速的控制，并通過手機藍牙遙控的方式來進行調(diào)速。
　　對柔性魚尾的分析是柔性仿生機器魚的研究重點。本文在將

3、魚尾等效成固定截面梁的情況下推導(dǎo)出固有頻率的表達式，再根據(jù)變截面魚尾的參數(shù)變化情況，定性分析了魚尾固有頻率與魚尾截面的參數(shù)之間的關(guān)系；其次進行了柔性魚尾固有頻率的有限元仿真分析，激振源的存在會導(dǎo)致魚尾存在空腔，有限元仿真可以分析出柔性魚尾固有頻率與激振源位置之間的關(guān)系；最后是通過Adams仿真分析，得出激振源使柔性魚尾產(chǎn)生擺動的情況，并分析在不同激振源的輸入轉(zhuǎn)速下，魚尾響應(yīng)的變化情況。
　　本文最后進行了柔性仿生機器魚的制作與實驗