水下仿生航行器因其低能耗、高機(jī)動(dòng)性、低噪聲、隱蔽性強(qiáng)和對(duì)周圍環(huán)境友好等特點(diǎn),現(xiàn)已成為仿生領(lǐng)域熱點(diǎn)研究之一。本文以水生生物的2種推進(jìn)力產(chǎn)生方式為分類標(biāo)準(zhǔn),對(duì)高機(jī)動(dòng)水下仿生航行器的發(fā)展情況進(jìn)行概述。從已有相關(guān)研究中遴選了12種機(jī)動(dòng)性能表現(xiàn)較突出的仿生水下航行器平臺(tái),分別介紹其結(jié)構(gòu)、外形以及實(shí)現(xiàn)方式。通過對(duì)比分析可以得知,推進(jìn)方式和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等直接影響游速、轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性以及俯仰機(jī)動(dòng)性的表現(xiàn),在實(shí)際應(yīng)用中需針對(duì)性地進(jìn)行選擇。 

【文章來源】：艦船科學(xué)技術(shù). 2020,42(23)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖3雙尾鰭機(jī)器魚Fig.3Schematicofthedualcaudal-finroboticfish2.2擺動(dòng)式/波動(dòng)式水下仿生航行器仿效魚類和鯨豚類推進(jìn)方式設(shè)計(jì)的水下仿生航行

指標(biāo)。其動(dòng)力來源也十分廣泛，可采用氣動(dòng)、液壓、人工肌肉等方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。然而就目前研究成果而言，以電機(jī)作為動(dòng)力來源仍是首眩1）鰻鱺式推進(jìn)Stefanini等[12]以七鰓鰻為原型，開發(fā)了一種長0.99m，具有21kn的仿生鰻魚，以一種仿肌肉的電磁驅(qū)動(dòng)來改變關(guān)節(jié)角，如圖6所示。通過中樞模式發(fā)生器（Cent-ralPatternGeneratorNetworks，CPGs）對(duì)關(guān)節(jié)角進(jìn)行控制，最終實(shí)現(xiàn)了0.7BL/s的最高游速。而得益于多節(jié)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，仿生鰻魚的轉(zhuǎn)向半徑最小可至0.075m（折合0.076BL）。圖6LAMPETRA機(jī)器魚示意圖Fig.6SchematicofLAMPETRArobot2）亞鲹科式推進(jìn)Zhong等[13]構(gòu)造了一種線牽驅(qū)動(dòng)的機(jī)器魚（見圖7）。其后半部分身體由多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接，且具有一定柔性和彈性，當(dāng)內(nèi)置于頭部殼體的舵機(jī)帶動(dòng)穿過各身體段的鋼絲繩運(yùn)動(dòng)時(shí)，其尾部也隨之?dāng)[動(dòng)。通過舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度和頻率可控制機(jī)器魚的游動(dòng)姿態(tài)。機(jī)器魚總體尺寸為0.31m×0.16m×0.075m，重0.5kg，最終實(shí)現(xiàn)了0.665m/s（折合2.15BL/s）的最大直游速度和63°/s的轉(zhuǎn)向速度。圖5仿生蝠鲼原型樣機(jī)Fig.5Prototypeofroboticmantaray·10·艦船科學(xué)技術(shù)第42卷

（折合0.076BL）。圖6LAMPETRA機(jī)器魚示意圖Fig.6SchematicofLAMPETRArobot2）亞鲹科式推進(jìn)Zhong等[13]構(gòu)造了一種線牽驅(qū)動(dòng)的機(jī)器魚（見圖7）。其后半部分身體由多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接，且具有一定柔性和彈性，當(dāng)內(nèi)置于頭部殼體的舵機(jī)帶動(dòng)穿過各身體段的鋼絲繩運(yùn)動(dòng)時(shí)，其尾部也隨之?dāng)[動(dòng)。通過舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度和頻率可控制機(jī)器魚的游動(dòng)姿態(tài)。機(jī)器魚總體尺寸為0.31m×0.16m×0.075m，重0.5kg，最終實(shí)現(xiàn)了0.665m/s（折合2.15BL/s）的最大直游速度和63°/s的轉(zhuǎn)向速度。圖5仿生蝠鲼原型樣機(jī)Fig.5Prototypeofroboticmantaray·10·艦船科學(xué)技術(shù)第42卷

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]仿生型水下航行器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 李成進(jìn).  魚雷技術(shù). 2016(01)



本文編號(hào)：3276546