一种2自由度胸鳍推进机构设计与动力学分析

以箱鲀为仿生对象,设计了一种两侧胸鳍对称布置,单侧2自由度胸鳍能够实现摇翼运动、前后拍翼运动以及两者复合运动的仿生机器鱼,建立了其利用"划水模式"推进的水动力学模型,通过数值方法给出了胸鳍摆动周期、幅值以及初始角的变化与直线游动速度之间的关系,实验结果验证了其有效性.在此基础上,确定了所设计仿生机器鱼采用"划水模式"推进时的直线游动模态.研究结果表明,胸鳍"划水模式"推进的仿生机器鱼具有较高的效率和运动速度.

一种2自由度胸鳍推进仿生箱鲀机器鱼转弯特性研究

以2自由度胸鳍推进仿生箱鲀机器鱼为对象,研究其在单侧胸鳍推进、两侧胸鳍协同推进、以及单侧胸鳍与尾鳍协同推进等3种情形下的转弯特性.首先给出了胸鳍和尾鳍的正弦运动规律,并建立了3种情形下的转弯水动力学模型.然后利用数值方法分析了单侧胸鳍推进、单侧胸鳍/尾鳍协同推进时机器鱼实现给定半径转弯,以及两侧胸鳍协同推进时机器鱼实现原地转弯的特性,并给出了相应的转弯条件.实验结果表明,单侧胸鳍/尾鳍协同推进时的平均转弯角速度为0.26 rad/s;单侧胸鳍推进时的最大转弯角速度为0.314 rad/s,最小转弯半径为0.74倍体长;双侧胸鳍协同推进时原地转弯平均角速度为0.42 rad/s.与现有结果相比,所设计机器鱼转弯方式更为丰富,转弯机动性和转弯角速度较高.