MPF-BCF協(xié)同推進的仿生機器魚設(shè)計及其動力學(xué)分析.pdf

1、隨著信息化、工業(yè)化不斷融合，以機器人科技為代表的智能產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，成為現(xiàn)時代科技創(chuàng)新的一個標(biāo)志。仿生機器魚具有高速、高效率、機動性、低噪音等特點，其技術(shù)在水下應(yīng)用，逐漸成為海洋資源開發(fā)工具，對水下機器人的研究具有重要的現(xiàn)實意義和直接的軍事價值。本文通過對MPF推進模式和BCF推進模式的研究，設(shè)計了一款二自由度劃水模式胸鰭和三關(guān)節(jié)柔性尾鰭協(xié)同推進的仿生鱈魚機器魚，通過建立水動力學(xué)模型、數(shù)值分析以及實驗驗證，確定了直游、倒退、轉(zhuǎn)彎、停車的游

2、動模態(tài)，具體內(nèi)容如下：
　　(1)完成了仿生機器魚二自由度胸鰭、三關(guān)節(jié)柔性身體及尾鰭機構(gòu)、以及控制系統(tǒng)的設(shè)計。結(jié)合多鰭拍動MPF推進模式和BCF推進模式的優(yōu)點，完成了能夠?qū)崿F(xiàn)前后拍翼、搖翼運動，以及兩者復(fù)合運動的二自由度劃水模式胸鰭推進機構(gòu)設(shè)計，以及三關(guān)節(jié)柔性身體及尾鰭機構(gòu)的設(shè)計。根據(jù)形態(tài)仿生以及水動力學(xué)對魚體的要求，進行了魚體外殼設(shè)計，并完成了樣機的加工及調(diào)試。
　　(2)完成了仿生機器魚水動力學(xué)建模以及水動力學(xué)分析。根據(jù)

3、仿生機器魚劃水模式胸鰭、三關(guān)節(jié)柔性尾鰭以及MPF/BCF協(xié)同推進結(jié)構(gòu)和運動的特點，綜合考慮流體力學(xué)因素，分別建立了仿生機器魚二自由度胸鰭推進及三關(guān)節(jié)柔性身體及尾鰭推進的水動力學(xué)模型，并利用微元分析法給出了仿生機器魚身體、胸鰭、尾鰭等的受力情況，最終確定了仿生機器魚的水動力學(xué)方程。
　　(3)通過數(shù)值分析、實驗驗證方法確定了仿生機器魚直線游動、倒退、轉(zhuǎn)彎、停車等模態(tài)。利用水動力學(xué)方程，通過數(shù)值仿真分析，分別確定實現(xiàn)上述游動模態(tài)的水動