兩關節(jié)機器魚本體及動力學研究.pdf

1、目前，仿生機器魚已成為仿生科研領域的一個研究熱點，其中仿鲹科加新月形尾鰭推進模式的機器魚由于具備能源利用率高，推進速度快，適于長時間、大范圍的水下作業(yè)等特點，成為研究的重點。仿魚水下推進技術對海洋考察、救生以及軍事領域具有很高的應用價值。本課題依托國家自然科學基金項目“仿魚鰭水下推進器的理論與實驗研究”，開展了對兩關節(jié)機器魚本體和動力學的研究。
　　以鲹科加新月形尾鰭推進模式魚類為研究對象，分析了魚體和尾鰭運動特征，歸納出了機器魚

2、可以采用的三種轉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)游動的運動學模型，并對魚類游動過程中的阻力和減阻機制進行了分析。
　　選取兩關節(jié)機器魚為研究對象，建立了魚體水動力和尾鰭水動力的計算模型。應用Lagrange方程，建立了兩關節(jié)機器魚無升潛游動動力學數(shù)學模型和推進效率的數(shù)學模型。
　　采用仿真軟件ADAMS，建立了兩關節(jié)機器魚的虛擬樣機，進行了動力學仿真，研究了魚體擺動特性和機器魚質量分布以及尾部

3、擺動頻率之間的關系，分析了魚體擺動對尾鰭運動參數(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模式的魚類仿生學研究成果和兩關節(jié)機器魚動力學仿真結果為基礎，采用模塊化設計思想，設計了具有尾部模塊和升潛模塊的仿生機器魚“HRF-Ⅱ”。
　　對“HRF-Ⅱ”直線推進、轉彎、升潛和逆向游動的三維動作進行了水下試驗。通過實驗論證了尾鰭擺動頻率對機器魚推進速度的影響，進行了機器魚的慣性前進轉彎、靜止轉彎實驗，進行了機