基于波動(dòng)機(jī)理的仿生魚探測器研究.pdf

1、水下機(jī)器人探測器在海洋資源的勘探、開發(fā)中起著越來越重要的作用，傳統(tǒng)的水下機(jī)器人探測器多采用螺旋槳推進(jìn)，在效率、機(jī)動(dòng)能力、能耗等方面存在不足。水中的動(dòng)物尤其是一些頭足類動(dòng)物和魚類具有著極其優(yōu)秀的水下運(yùn)動(dòng)能力和很高的運(yùn)動(dòng)效率，對(duì)這類動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)機(jī)理進(jìn)行研究分析，進(jìn)行仿生水下機(jī)器人探測器研究，對(duì)高效、新型的水下機(jī)器人探測器的研制有重要作用，而且對(duì)海洋資源的勘探、開發(fā)甚至軍事方面也將起重要作用。 基于波動(dòng)機(jī)理的仿生魚探測器與傳統(tǒng)的仿魚類身

2、體/尾鰭(BCF)推進(jìn)模式機(jī)器魚相比，其主要仿生的為墨魚的柔性長側(cè)鰭波動(dòng)運(yùn)動(dòng)，為中央鰭/對(duì)鰭(MPF)推進(jìn)模式，此種模式具有更高的機(jī)動(dòng)性和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性，采用此種運(yùn)動(dòng)方式的仿生魚探測器不僅適用于遠(yuǎn)距離航行，還具有小范圍機(jī)動(dòng)靈活、抗擾動(dòng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。 本文進(jìn)行的仿生魚探測器研究主要包括墨魚的運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究和原理樣機(jī)研究。首先對(duì)墨魚的運(yùn)動(dòng)機(jī)理特別是側(cè)鰭的波動(dòng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了深入研究，通過實(shí)驗(yàn)觀察，運(yùn)動(dòng)圖像處理分析獲得參數(shù)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，

3、結(jié)果表明墨魚的側(cè)鰭波動(dòng)運(yùn)動(dòng)是一種具有較高效率、機(jī)動(dòng)靈活的水下運(yùn)動(dòng)；然后基于墨魚側(cè)鰭行波波動(dòng)機(jī)理設(shè)計(jì)了靈巧、輕便的柔性機(jī)械波動(dòng)鰭，同時(shí)設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)彎和俯仰機(jī)構(gòu)及密封等相關(guān)部分；同時(shí)設(shè)計(jì)了仿生魚探測器樣機(jī)的整個(gè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了能對(duì)樣機(jī)進(jìn)行無線遙控和PC機(jī)程控的基于MSP430F149的控制電路，通過雙閉環(huán)PI控制很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)驅(qū)動(dòng)波動(dòng)鰭的直流伺服電機(jī)的速度控制，完成了基于C的控制程序設(shè)計(jì)等；最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿生魚探測器各部分的可行性和可靠性，