基于双斜面偏转关节的新型仿生机器鱼推进机构研究

提出一种用于仿生机器鱼的新型尾部推进机构,该机构主要由双斜面偏转关节构成,可通过调节推进机构的2个驱动电机耦合转动来完成其两自由度偏摆运动。首先,阐明了该两自由度耦合偏摆关节的运动学机理,并通过ADAMS运动仿真,验证了其应用于机器鱼上实现直线游动的可行性。然后,建立了仿生机器鱼的直线巡游控制策略,并采用无人机航拍在户外水塘中进行了直线游动实验。水下实验测试结果表明,该仿生机器鱼可实现速度可控的直线巡游,最大速度为0.69m/s。与现有结果相比,基于双斜面偏转关节的仿生推进机构可为机器鱼设计提供新的参考。

新型仿鱼尾推进装置设计与水动力学仿真分析

由电机驱动的仿生机器鱼在水下推进时主要依靠尾鳍摆动,大多数样机的驱动电机会在鱼尾的摆动过程中出现反转的现象,以致不能输出高转速的稳定性能。针对这些问题,对仿生鱼尾进行了推进装置结构优化,用一种新型的双斜面偏转关节带动鱼尾驱动。该模型的双电机驱动避免了频繁正反转带来的效率低下问题,能长时间正转保持额定功率的输出,提高了关节的功率密度。在此模型上进行了水动阻力的计算和仿真实验,更有效地模拟了水下环境。