微机器鱼尾鳍形状的结构优化

无缆驱动机器鱼是通过改变交变磁场的驱动频率,驱动嵌入机器鱼头部的NdFeB磁驱动器,将交变磁场能转换为机器鱼头部摆动的机械能,带动铜薄膜尾鳍产生波动并与液体耦合产生推力.在建立了悬臂梁结构变截面薄膜受迫振动动态模型和机器鱼推力模型的基础上,基于等面积条件,采用离散变量法对尾鳍的形状进行了优化,并结合有限元软件校验尾鳍根部强度,确定了最佳尾鳍形状.试验证明了该结构优化方法的正确性.

超磁致伸缩薄膜尾鳍机器鱼的仿生游动机理

根据仿生学原理,采用超磁致伸缩薄膜驱动器模仿鱼类的波状推进方式,可以实现机器人的无缆驱动,并能显著提高机器人的可靠性与实用性。为了提高推进力,进而提高驱动效率,实现机器人尾鳍形状优化是关键。基于等面积条件,优选了几种薄膜尾鳍形状,在建立悬臂梁结构变断面超磁致伸缩薄膜受迫振动动态模型和机器人推力模型的基础上,对不同形状薄膜尾鳍的推力进行了仿真验证,得出了最佳尾鳍形状曲线,并用有限元法分析了薄膜驱动器的应力分布,最后通过试验验证了薄膜驱动器的推进效果。