仿生机器鱼巡游性能的优化研究.pdfVIP

2010年 4月 机床与液压 Apr．2010 第38卷 第 7期 MACHINE TOOL HYDRAULICS Vol_38N0．7 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．07．017 仿生机器鱼巡游性能的优化研究 陈宏 ，彭建春 ，徐刚 (深圳大学机电与控制工程学院，广东深圳 518060) 摘要：传统的螺旋桨式水下推进器存在机械效率低和机动性能差等缺点，为大幅提高水下航行器的推进性能，仿生鱼 类身体 ＼尾鳍泳动模式研制出仿生机器鱼。为研究鱼体运动特征参数对推进性能的影响，建立身体 ＼尾鳍推进模式的运动 学方程和动力学模型。通过多步态仿真计算和仿生机器鱼水下游动实验 ，表明为保证高游速和高水平姿态稳定性，可设计 一 组特定的波幅包络线系数和体波摆动频率，以实现仿生机器鱼的巡游性能优化。 关键词：身体 ＼尾鳍泳动模式 ；仿生机器鱼；仿真计算；水下游动实验；巡游性能优化 中图分类号：TP24 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2010)7—052—4 OptimizationofSwimmi ngPerformanceofBionicRobotFish CHENHong，PENG Jianchun，XUGang (CollegeofMechatronicsandControlEngineering，ShenzhenUniversity，ShenzhenGuangdong518060，China) Abstract：Propeller—type underwaterthrustershavedisadvantagessuchaslowmechnaicalefficiencyandlow—maneuverability．In ordertoimprovepropulsiveperformancesofundewratervehiclesbyalongway，bionicrobotfishwasdevelopedbasedonfish’Sbody— caudalfin (BCF)．KinematicequationsanddynamicmodelsofBCFwereestablishedtostudyinfluencesofcharacteristicpraameters offish—bodymotiononpropulsiveperformances．Multi—gaitsimulation calculationsandunder—waterswimmingexperimentalresuhsof bionicrobotfishindicatethat，forthepurposeofhighswimmingspeedandhighstabilitytohorizontalattitude，certainparametersof envelop lineofwaveamplitudeandoscillatingfrequencycanbedesignedtOrealizeswimmingperfomr anceoptimizationofbionicrobot fish． Keywords：Body—caudalfin；Bionicrobotfish；Simulation calculations；Undewraterswimmingexperiments；Swimmingper- formaneeoptimization 自主式水下航行器 (AutonomousUnderwaterVe． 性能参数 ，为研究仿鱼推进模式的特征参数对游速和 hicles，AUV)广泛应用于海洋资源的监测勘探、军 位姿稳定性的影响，课题组以黄鳍金枪鱼作为仿生设 事侦察和攻击等民用和军事领域，相比载人水下航行 计原型，研制出利用体干摆动方式推进的仿生机器 器具有操作安全、尺寸小、造价低等优点…。作为 鱼。建立仿生机器鱼巡游的运动学和动力学模型，通 AUV的