一种新型仿生水母装置的设计

以仿生机械学与机械原理为主要参考,利用有限元仿真分析,验证了新型仿生水母装置的合理性与可行性。该装置主要用于各种类型水库的水体取样、浅海区域的水域勘探、细小物品的打捞以及投放。该装置将复杂的机构简单化,且原材料廉价易获取,具有很大的推广价值。

基于凸轮传动的仿生水母机器人设计

在目前已有的仿生水母机器人研究中,针对机器人在体积、应急能力、运动性能等方面的研究相对较少。为对上述方面展开进一步研究,设计一种仿生水母机器人。该仿生水母机器人使用凸轮作为动力传输的主要零件,依靠仿生触手挤压水流产生推力,提高了仿生水母机器人的运动性能。同时内部传动结构依靠单一凸轮进行传动,减小了仿生水母机器人的体积,使得机器人具备更多空间搭载附加单元。附加单元包括分离脱落结构与气囊等,可增强机器人面对复杂水下情况的应急能力。建立仿生水母机器人舒张与收缩的时间函数,输入相应设计参数后得到时间的理论计算值。最后制作仿生水母机器人样机测量其体积的大小,进行空载实验及水下实验,以验证所设计的仿生水母机器人体积更小且具备应急能力和更好的运动性能。

仿生机械水母设计与分析

设计了一种纯机械式的仿生机械水母,由储能触发装置提供初始启动力驱动曲柄转动从而带动法兰盘上下往复运动,进而带动仿生触手撑杆做伸缩运动,驱动4组扑水柔性片动作,实现吸水和排水。吸入的水推动水轮机叶片转动,以此实现机械水母的吸排水动作。利用SoildWorks完成了仿生机械水母的方案设计、三维建模与装配,理论计算确定了在水中仿生触手撑杆推开水所需要的力以及曲柄滑块机构、带传动等的设计参数。

基于仿生水母机器人的机械臂设计与仿真分析

为满足海洋探索及水下侦察的任务需求,设计一种多自由度仿生水母机器人。在Matlab分析软件中利用Robotic Toolbox建立水母机械臂模型,进行运动仿真,分析其运动学和动力学,得出角速度、角加速度等曲线。依据反推出的力矩曲线,对导入到Adams中的3维模型进行驱动仿真,采用Jtraj函数对四自由度仿生水母机器人的机械臂进行5次多项式轨迹规划,并构建一个简单的BP神经网络控制算法。仿真结果表明:各运动曲线连续、平缓无突变,可满足实际需求。

形状记忆合金丝驱动的触手推进式仿生水母

为研制一种高效自主游动的新型水下机器人,受水母的身体特征和鱼尾的推进模式的启发,利用智能材料———形状记忆合金丝(shape memory alloy,SMA)模拟肌肉纤维作为驱动材料,在对水母整体结构进行仿生改造,并对其运动策略进行分析的基础上,研制了一种由6个仿生触手推进器驱动的仿生机器水母原理样机.该机器人总长230 mm,直径110 mm,总质量590 g,自带能源动力,在无线遥控下能达到115 mm/s的直线游动速度和18°/s的转弯速度.实验结果表明:该仿生水下机器人结构、密封简单,机动性强,能够无声推进,并具有生物友好性等优点,验证了形状记忆合金丝做仿生肌肉材料的可行性.

仿生水母机器人SMA驱动技术及试验研究

受水母喷射式推进方式的启发,研制了一种以SMA弹簧作为驱动材料的仿生水母机器人。本文首先对SMA弹簧性能做了试验研究,验证了采用SMA弹簧作为仿生水母机器人驱动源的可行性。并在此基础上,提出了一种基于SMA弹簧的直线差动式驱动器,经试验得出了驱动器推杆运动速度与负载的关系。然后对仿生水母机器人游动时动力学进行分析,并使用数值模拟的方法对仿生水母机器人运动阻力进行了计算,得出了在不同工作状态下,仿生水母机器人运动阻力的变化曲线。最后,对仿生水母机器人进行了试验测试,仿生水母机器人达到了预期游速,验证了SMA驱动仿生机器人技术的可行性。

SMA丝驱动的仿生水母伞体推进器设计

以水母为研究对象,模仿其喷水推进方式,设计了SMA丝驱动的仿生伞体喷水推进器。首先研究了水母的形态特征、运动方式及肌肉结构,建立了水母伞体的动作特征和推进力的数学模型。其次对水母伞体的肌肉结构进行了模块化设计,研制了SMA丝驱动的动作单元,并对其驱动特性进行了实验研究。最后设计了6个内嵌式动作单元驱动的仿生水母伞体推进器,利用流体动力学手段对其进行了仿真研究,并在设计硅胶模具的基础上完成了原理样机的制作。

基于单片机的仿生水母水下机器人设计

文章对水母喷水推进的运动方式进行建模,设计了仿生水母的机械结构,并重点设计了基于单片机的控制系统,完成了基于单片机的仿生水母水下机器人的设计,具有一定的应用价值。

仿生设计在张拉整体结构仿生水母推进器中的应用

仿生设计是工业设计中重要的创新手段和研究方法,文章首先对仿生设计进行概述,以张拉整体结构仿生水母推进器为研究对象,从形态仿生、功能仿生和结构仿生三个方面阐述了仿生设计在张拉整体结构仿生水母推进器整中的应用,为仿生水母推进器的创造设计提供了新的灵感,不仅能够有效增加推进器的外形美感,还可以对其内部结构进行完善,满足推进器设计研究的相关要求,保障推进器的水下推动力,降低能源的消耗,从而维护海洋的良好生态环境,符合绿色设计的标准。

基于仿生水母机器人的水下摄像机

水下摄影在多个领域发挥作用,同时,随着机器人产业的发展,两者结合将会展现出高效率的工作。市场上需要一种适合水下摄影的机器人,对需要的工作进行简化,提升效率。为此我们依据水母在水下的运动方式对水母前进的运动方式进行建模,以此结合曲柄滑块结构设计出一种可以在水中悬停摄影的机器人,设计出仿生水母的机械结构,并设计了以超声波测距为主的具有自动化能力的控制系统。从而满足仿生水母机器人摄像机的水下拍摄要求,具有良好的应用前景。

一种矿井水害监测用仿生水母机器人的结构设计

为提高矿井水害监测与预警的安全性,提出了一种具有自适应系统的仿生水母机器人,机器人的结构以其功能类型分为驱动动力装置区、发电装置区、顶部控制系统站。多层级结构分布是保证其在大范围、多区域的游弋巡航,自适应控制系统是保证其在处理多复杂环境时通信、巡航、返航等功能实现。可为矿井水害监测与预警提供一种新思路。

仿生水母推进的数值模拟研究

该文采用虚拟区域方法对两维仿生水母模型在流体中推进时的流固耦合作用进行了数值模拟,研究了流体动力黏度和水母弹性模量等参数对水母运动的影响。研究结果表明:水母的游动与尾流涡环密切相关,受到起始涡环和停滞涡环的双重影响;水母的运动速度随着黏性的增大而减小,呈现两段斜率不同的幂指关系,而弹性模量的增大使得水母运动速度大致呈线性减小,并且可能使得水母出现倒退运动。