仿魚鰭條二維運動機(jī)構(gòu)設(shè)計與研究.pdf

1、鑒于仿生機(jī)器魚在能源利用率與水下運動能力上的優(yōu)越表現(xiàn)，在擴(kuò)容海軍裝備和探索海洋資源方面都有廣闊發(fā)展前景，未來潛在商業(yè)價值不可估量。本文通過對大量機(jī)器魚文獻(xiàn)的分析和概括，以增強(qiáng)MPF模式機(jī)器魚機(jī)動性和穩(wěn)定性為研究目標(biāo)，以改善波動鰭空間運動能力為手段，從增強(qiáng)鰭條空間運動維度出發(fā)，設(shè)計實現(xiàn)二維運動的仿魚鰭條機(jī)構(gòu)。本文主要完成以下工作：
　?。?）從仿生學(xué)角度建立生物鰭條運動學(xué)模型。探究尼羅河魔鬼魚背鰭肌的內(nèi)在作用機(jī)制和運動原理，揭示促使

2、生物鰭條實現(xiàn)二維運動的根本原因，根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法建立任意時刻生物鰭條空間運動位置和姿態(tài)的數(shù)學(xué)模型，并對相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真。
　?。?）基于 TRIZ原理設(shè)計仿魚鰭條二維運動機(jī)構(gòu)。本文引入 TRIZ創(chuàng)新設(shè)計技法，從探究二維運動本質(zhì)屬性出發(fā)，基于空間分離原理得到仿魚鰭條二維運動機(jī)構(gòu)運動模型，規(guī)劃出仿魚鰭條二維運動機(jī)構(gòu)的基本功能組成模塊，實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的初步設(shè)計，然后對初步機(jī)構(gòu)中存在的性能缺陷進(jìn)行歸納分析，運用矛盾沖突理論對內(nèi)部沖突問題予

3、以解決，逐步實現(xiàn)對仿魚鰭條結(jié)構(gòu)和仿魚鰭條二維運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計。
　?。?）對機(jī)構(gòu)進(jìn)行功能與性能仿真分析。在虛擬樣機(jī)仿真環(huán)境下，驗證了所設(shè)計的仿魚鰭條二維運動機(jī)構(gòu)的功能實現(xiàn)性，繪制了仿魚鰭條擺動調(diào)幅特性曲線。從動力學(xué)角度驗證分析仿魚鰭條兩個維度上運動的相互獨立性，仿真分析仿魚鰭條各運動參數(shù)對其動力學(xué)特性的影響程度與變化規(guī)律。
　?。?）初步搭建測控實驗平臺。根據(jù)仿魚鰭條二維運動機(jī)構(gòu)的特點以及所處運行環(huán)境的約束，完成了測控