仿生水下机器人的开发与仿真研究.pdf

简介：
仿生鳐鱼水下机器人的设计与仿真分析。本文着重阐述了仿生鳐鱼水下机器人的设计与仿真分析过程。作为一种引人入胜的生物，鳐鱼依靠胸鳍波动实现推进运动，具有卓越的机动性和高效的推进性能。基于此，研究人员致力于探索其运动机理，并成功开发出仿生loydfish水下机器人。鳗鱼共有数百种，它们通常按体型可分为两种类型：一种为三角形体，另一种为椭球形。在这些种类中，三角形鳗鱼的鳍部波纹呈现出一种典型特征。具有流线型身体的三角鳗鱼利用宽阔而柔软的鳍部产生一系列水纹，在这些水纹向前移动时，会带动水流向后流动，从而产生推动自身前行的力量。当三角鳗鱼进行游动时，其身体并未直接参与推动，而是依靠鳍部产生的波纹带动水流从而实现前进。在设计仿生水动力 fish robot时，研究者必须深入探讨 fish 的身体构造和运动机制。该装置的重点设计部分在于传动组件和鳍部结构的优化配置。基于其波状尾巴推进的特点，传动组件的作用是将能量传递至鳍部区域，从而实现鱼鳍发生柔性变形并形成由前向后传播的变形波，以推动fish的前进过程。为了使系统达到更优的传动效率目标，选择摆动导杆机构作为鱼鳍驱动装置。这种设计灵感来源于三文鱼胸鳍波动作的特点，借助摆动导杆实现了鱼鳍的柔性变形和波动功能。在仿真分析中，基于计算机仿真软件模拟了鳐鱼的运动规律，并得出了 fish鳍部结构能够实现有规律的摆动这一结论。研究结果验证了仿生 Sadd鲜鱼水下机器人的可行性。仿生学原理指导下水下机器人的设计与仿真分析是生物工程领域的重要研究方向。通过对 vowelfish身体构造和运动规律进行深入分析，能够研制出性能更优的水下机器人，其应用范围涵盖海洋探索、资源开发等多个重要领域。