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仿生机器鱼运动分析研究

资 源 简 介

该文由活鱼的实验分析为基础,对鱼类游动机理进行了探索,在此基础上开发研制出可实现鱼类巡游、加速、转向、沉浮等基本运动方式的三节机器鱼及多关节机器鱼.并将流体中的二维波动板理论及空气动力学中的细长体理论分别应用于三节机器鱼及多关节机器鱼,建立了机器鱼的动力学模型,并通过机器的流体实验对模型进行了验证.在该模型的基础上,对机器鱼的推进效率,推进稳定性,优化设计等进行了深入的研究.为未来的应用型的水下航行器的设计研究打下了理论基础.主要研究内容分以下几个部分:l.通过仿生学的研究,对成千上万的海洋鱼类按推进方式的不同进行了分类,发现鲹科加新月形尾鳍的鱼类推进速度是最快的.建立了鱼类运动学的波动方程及对该运动学模型进行了运动仿真,研究了模型中每一个运动学参数对鱼类运动的影响.并将鱼类的运动学参数与仿生机器鱼的运动学参数进行了互换运算,为仿生机器鱼的理论研究提供了运动学的模型.2.开发研制出可实现鱼类巡游、加速、转向、沉浮等基本运动方式的三节机器鱼及多关节机器鱼.对机器鱼的驱动结构、躯体变形机构、转向沉浮机构进行了研究设计.提出了提高仿生机器鱼推进稳定性的方法.3.分别以流体中的二维波动板理论及空气动力学中的细长体理论为基础,建立了仿生机器鱼的动态特性模型.由该模型出发,对仿生机器鱼的推进力、推进效率进行了深入系统的研究.并由实际开发研制的机器鱼对模型进行了验证.4建立了三节机器鱼的开环控制系统,通过单片机控制,实现了机器鱼的前进、后退、沉浮、加速、后退等鱼类的基本运动方式,提供了一个具有高的稳定性,高的隐蔽性的一个水下平台,为未来开发具有特定用途的水下机器人系统打下坚实的基础.

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