兩關(guān)節(jié)機(jī)器魚本體及動力學(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)對海洋考察、救生以及軍事領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價值。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”，開展了對兩關(guān)節(jié)機(jī)器魚本體和動力學(xué)的研究。
　　以鲹科加新月形尾鰭推進(jìn)模式魚類為研究對象，分析了魚體和尾鰭運(yùn)動特征，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模式魚類一維穩(wěn)態(tài)游動的運(yùn)動學(xué)模型，并對魚類游動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)器魚為研究對象，建立了魚體水動力和尾鰭水動力的計算模型。應(yīng)用Lagrange方程，建立了兩關(guān)節(jié)機(jī)器魚無升潛游動動力學(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)行了動力學(xué)仿真，研究了魚體擺動特性和機(jī)器魚質(zhì)量分布以及尾部

3、擺動頻率之間的關(guān)系，分析了魚體擺動對尾鰭運(yùn)動參數(shù)的影響，提出了三種抑制魚體擺動的方法。
　　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)器魚動力學(xué)仿真結(jié)果為基礎(chǔ)，采用模塊化設(shè)計思想，設(shè)計了具有尾部模塊和升潛模塊的仿生機(jī)器魚“HRF-Ⅱ”。
　　對“HRF-Ⅱ”直線推進(jìn)、轉(zhuǎn)彎、升潛和逆向游動的三維動作進(jìn)行了水下試驗(yàn)。通過實(shí)驗(yàn)論證了尾鰭擺動頻率對機(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)