基于振動(dòng)推進(jìn)機(jī)理的柔性仿生機(jī)器魚(yú)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、魚(yú)類(lèi)經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年的進(jìn)化，已經(jīng)擁有了完美的水下游動(dòng)特性，其游動(dòng)的快速性、靈活性與高效性是現(xiàn)今任何水下機(jī)器人和航行器所不能比擬的，因此，仿生機(jī)器魚(yú)吸引了更多科學(xué)研究工作者的目光。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，仿生機(jī)器魚(yú)已積累了不少成果，各種驅(qū)動(dòng)形式的仿生機(jī)器魚(yú)層出不窮，但應(yīng)用前景仍不理想，而改進(jìn)仿生機(jī)器魚(yú)的首要因素是其驅(qū)動(dòng)方式。基于機(jī)械振動(dòng)與魚(yú)尾擺動(dòng)的相似性，本文將機(jī)械振動(dòng)作為仿生機(jī)器魚(yú)游動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源，通過(guò)將激振機(jī)構(gòu)的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成魚(yú)尾擺動(dòng)，使仿生機(jī)器魚(yú)實(shí)現(xiàn)

2、擺動(dòng)推進(jìn)。這是對(duì)仿生機(jī)器魚(yú)新的驅(qū)動(dòng)方式的探索。
　　本文從仿生學(xué)角度出發(fā)，提出了基于對(duì)稱(chēng)雙偏心輪機(jī)構(gòu)振動(dòng)推進(jìn)方式的柔性仿生機(jī)器魚(yú)整體方案，對(duì)稱(chēng)雙偏心輪機(jī)構(gòu)作為振動(dòng)激勵(lì)源嵌入到柔性魚(yú)尾中間，通過(guò)激振源的往復(fù)作用力，轉(zhuǎn)化成柔性魚(yú)尾的擺動(dòng)；本文所設(shè)計(jì)的對(duì)稱(chēng)雙偏心輪機(jī)構(gòu)采用單個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)設(shè)計(jì)了一套控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速的控制，并通過(guò)手機(jī)藍(lán)牙遙控的方式來(lái)進(jìn)行調(diào)速。
　　對(duì)柔性魚(yú)尾的分析是柔性仿生機(jī)器魚(yú)的研究重點(diǎn)。本文在將

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