基于波動機理的仿生魚探測器研究.pdf

1、水下機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)的水下機器人探測器多采用螺旋槳推進，在效率、機動能力、能耗等方面存在不足。水中的動物尤其是一些頭足類動物和魚類具有著極其優(yōu)秀的水下運動能力和很高的運動效率，對這類動物的運動機理進行研究分析，進行仿生水下機器人探測器研究，對高效、新型的水下機器人探測器的研制有重要作用，而且對海洋資源的勘探、開發(fā)甚至軍事方面也將起重要作用。 基于波動機理的仿生魚探測器與傳統(tǒng)的仿魚類身

2、體/尾鰭(BCF)推進模式機器魚相比，其主要仿生的為墨魚的柔性長側(cè)鰭波動運動，為中央鰭/對鰭(MPF)推進模式，此種模式具有更高的機動性和運動穩(wěn)定性，采用此種運動方式的仿生魚探測器不僅適用于遠距離航行，還具有小范圍機動靈活、抗擾動能力強的特點。 本文進行的仿生魚探測器研究主要包括墨魚的運動機理研究和原理樣機研究。首先對墨魚的運動機理特別是側(cè)鰭的波動運動進行了深入研究，通過實驗觀察，運動圖像處理分析獲得參數(shù)數(shù)據(jù)，并進行動力學分析，

3、結(jié)果表明墨魚的側(cè)鰭波動運動是一種具有較高效率、機動靈活的水下運動；然后基于墨魚側(cè)鰭行波波動機理設計了靈巧、輕便的柔性機械波動鰭，同時設計了轉(zhuǎn)彎和俯仰機構及密封等相關部分；同時設計了仿生魚探測器樣機的整個控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了能對樣機進行無線遙控和PC機程控的基于MSP430F149的控制電路，通過雙閉環(huán)PI控制很好的實現(xiàn)了對驅(qū)動波動鰭的直流伺服電機的速度控制，完成了基于C的控制程序設計等；最后通過實驗驗證了仿生魚探測器各部分的可行性和可靠性，