兩關(guān)節(jié)機(jī)器魚本體及動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、目前，仿生機(jī)器魚已成為仿生科研領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)，其中仿鲹科加新月形尾鰭推進(jìn)模式的機(jī)器魚由于具備能源利用率高，推進(jìn)速度快，適于長時(shí)間、大范圍的水下作業(yè)等特點(diǎn)，成為研究的重點(diǎn)。仿魚水下推進(jìn)技術(shù)對(duì)海洋考察、救生以及軍事領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值。本課題依托國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“仿魚鰭水下推進(jìn)器的理論與實(shí)驗(yàn)研究”，開展了對(duì)兩關(guān)節(jié)機(jī)器魚本體和動(dòng)力學(xué)的研究。
　　以鲹科加新月形尾鰭推進(jìn)模式魚類為研究對(duì)象，分析了魚體和尾鰭運(yùn)動(dòng)特征，歸納出了機(jī)器魚

2、可以采用的三種轉(zhuǎn)彎方式和五種升潛方式，建立了鲹科加新月形尾鰭推動(dòng)模式魚類一維穩(wěn)態(tài)游動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并對(duì)魚類游動(dòng)過程中的阻力和減阻機(jī)制進(jìn)行了分析。
　　選取兩關(guān)節(jié)機(jī)器魚為研究對(duì)象，建立了魚體水動(dòng)力和尾鰭水動(dòng)力的計(jì)算模型。應(yīng)用Lagrange方程，建立了兩關(guān)節(jié)機(jī)器魚無升潛游動(dòng)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型和推進(jìn)效率的數(shù)學(xué)模型。
　　采用仿真軟件ADAMS，建立了兩關(guān)節(jié)機(jī)器魚的虛擬樣機(jī)，進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)仿真，研究了魚體擺動(dòng)特性和機(jī)器魚質(zhì)量分布以及尾部

3、擺動(dòng)頻率之間的關(guān)系，分析了魚體擺動(dòng)對(duì)尾鰭運(yùn)動(dòng)參數(shù)的影響，提出了三種抑制魚體擺動(dòng)的方法。
　　以鲹科加新月形尾鰭推進(jìn)模式的魚類仿生學(xué)研究成果和兩關(guān)節(jié)機(jī)器魚動(dòng)力學(xué)仿真結(jié)果為基礎(chǔ)，采用模塊化設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了具有尾部模塊和升潛模塊的仿生機(jī)器魚“HRF-Ⅱ”。
　　對(duì)“HRF-Ⅱ”直線推進(jìn)、轉(zhuǎn)彎、升潛和逆向游動(dòng)的三維動(dòng)作進(jìn)行了水下試驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)論證了尾鰭擺動(dòng)頻率對(duì)機(jī)器魚推進(jìn)速度的影響，進(jìn)行了機(jī)器魚的慣性前進(jìn)轉(zhuǎn)彎、靜止轉(zhuǎn)彎實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行了機(jī)