复合驱动仿生胸鳍机构设计与水动力研究

针对仿鱼型海洋探测机器人低速时的机动性问题,受鹞鲼鱼类依靠胸鳍摆动实现各种水下运动的启发,设计出一种基于共融理论的复合驱动刚-柔多体耦合仿生鱼胸鳍机构。通过构建基于三维非定常湍流控制方程组的柔性鳍摆动系统水动力学模型,研究仿生胸鳍柔性鳍面摆动时周围压力和速度场的变化情况,分析不同摆动幅度和频率下鳍面的水动力学特性,揭示仿生鹞鲼机器鱼的水下运动机理,对摆动胸鳍的水动力进行仿真。结论表明:鳍面摆动时周围的漩涡能够引起胸鳍面上推力、升力及侧向力按类似正弦变化,而推进力和侧向力的大小随摆动幅值和摆动频率增加而增大。

仿牛鼻鳐机器鱼设计与分析

设计一种采用单电机驱动单侧胸鳍方式的牛鼻鳐机器鱼.根据牛鼻鳐身体结构和运动方式,设计长59.2 cm,宽73.6 cm,高15.6 cm的机器鱼,实现运动控制.进行运动控制分析,验证机器鱼的水平、垂直、转弯和滑翔运动.设计胸鳍鳍条运动仿真实验,验证机器鱼胸鳍鳍条弦向、展向和鳍尖运动规律.结果证明,机器鱼展向运动类似正弦规律且频率相同,弦向运动类似正弦规律且幅度相同,胸鳍鳍尖振幅为49.42°.分析和仿真表明机器鱼胸鳍的展向、弦向振动规律与牛鼻鳐胸鳍振动规律相似,能够实现滑翔功能,为进一步优化机器鱼模型和搭建机器鱼平台并进行水动力试验提供方向.