柔性波动鳍两栖机器人鳍面结构设计与运动仿真

随着我国海洋资源的开发与周边军事安全的地位不断提高,水陆两栖仿生机器人对于完成复杂任务与工作而言越来越重要。本文提出了一种柔性波动鳍仿生机器人的结构型式,根据波动推进原理对波动鳍结构进行了设计,针对上述结构进行建模,对柔性波动鳍水下运动性能进行了数值研究,探究其水下运动中所受力、力矩、压强以及推进速度等参数的变化规律。结果表明:波动鳍水下运动主要受到沿推进方向的力作用而前进,各个方向的所受力矩值较小且呈周期性变化,波动鳍在水下推进速度可达到0.25 m/s左右,波动鳍鳍面的高压、低压区随波动鳍的波形传播呈有规律的交替变化。

基于复合波动推进的柔性鳍运动机理研究

仿鱼机器人具有高效游动能力与良好的环境适应性,被广泛应用于资源开发、环境勘探以及两栖救援等复杂任务中。本文提出了一种基于横纵波复合运动的柔性波动鳍推进器,对其水下运动机理进行分析,构建了复合波动推进的波动鳍运动模型,通过数值方法对其水下运动性能进行研究,探究其水下推进力、推进速度和推进效率等参数的变化规律。结果表明:柔性鳍在运动时所受推进力呈波动变化,一段时间后波动均值为零,鳍面高压区与低压区呈周期性变化;波动鳍驱动其周围流体获得动能,推进器最大速度达到1.2m/s,周围流体速度可达1m/s左右;随着偏转角增加,复合波动鳍面推进效率也相应增大,相比未偏转时其效率提高了11%左右。