仿生机器鲫鱼的设计及运动学实验研究

摘要：

为实现利用机器鱼进行自主水下生态环境监测、资源勘查和军事侦察等目标,选择了集高效性、高机动性和高稳定性于一体的鲫鱼作为仿生对象.基于鲫鱼形态、骨骼结构和运动学的研究基础,运用仿生学工程原理,开发了高性能的仿生机器鲫鱼模型.详细分析了仿生鲫鱼的设计原理,给出仿生鲫鱼的运动学方程,实验揭示了仿生鲫鱼频率、波幅、波长和相邻关节间的相位差等运动学参数对游动速度的影响规律.通过研究发现:仿生鲫鱼能够有效地在水中游动,游动速度随频率的增加而增加,到频率为1.58 Hz左右的时候,游速达到最大值0.48 BL/s,随后随频率的增加游速反而降低.随着波幅的增大,机器鲫鱼的游动速度明显增加,当波幅达到6.3 cm时,游速达到最大值0.43 BL/s,但之后游速反而略有下降.实验范围内,波长对推进速度的影响基本上是随波长增加而增加.游动速度一开始随相邻关节相位差的增大而增加,到相邻关节相位差为78°左右的时候,游速达到最大值0.35 BL/s,随后游速反而下降.研究结果可为今后研制高性能的仿生水下推进器提供理论和实验方法上的参考.

关键词：鲫鱼、实验研究、仿生设计、运动学参数、机器鱼

所属期刊栏目：18

分类号：TP24(自动化技术及设备)

资助基金：浙江省高校青年教师资助计划项目浙教办高科[2010]175号;台州职业技术学院校级重点课题2011ZD04

在线出版日期：2011-10-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：167-173