水下观测机器人推进器的动态结构仿生设计研究

目的为了更好地实现水下机器人在海洋牧场观测环境中的低速稳定航行,设计一种水下观测机器人的仿生推进器。方法结合结构仿生原理提出动态结构仿生设计方法,具体过程包括选择仿生对象、动态结构特征提取、生物特征与产品匹配、产品集成创新设计及设计评价。以水下观测机器人推进器为例,重点模仿蓝斑条尾魟胸鳍波动推进的形态与结构,分步骤完成仿生推进器造型和功能的动态结构仿生设计。结果通过流体动力学仿真评估,得到波动鳍表面压力分布情况,结果表明波动鳍推进能够产生一定的推力,验证了动态结构仿生设计方法的可行性。结论该仿生推进器具有低速稳定航行的特点,能够有效提升海洋牧场的观测能力,动态结构仿生设计方法对仿生推进器的结构设计具有借鉴意义。

小型自主式水下机器人驱动装置悬停功能仿生设计

通过对小型水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)驱动装置进行设计,实现其前后方向上的悬停控制,提高在实际应用中的运动稳定性和作业精确度,以黑鲈鱼为仿生对象,通过影像观察、解剖分析等方法获取其胸鳍的结构模型、运动原理和动作参数。采用仿生设计方法,模拟构建一种类似黑鲈鱼胸鳍结构的驱动装置,并通过流体动力学仿真,验证该驱动装置在悬停控制上的有效性。结果表明:该仿生胸鳍驱动装置可在0.5 m/s正面水流下实现AUV前后方向上的快速悬停。