隨著工業(yè)化的不斷推進(jìn),陸地資源大量被開(kāi)采利用而日趨枯竭,為了能夠滿足更高的能源需求,人們逐漸將目光轉(zhuǎn)向了海洋。水下資源的探索工作需要水下機(jī)器人的幫助,從而完成很多人類不可完成的高難度或危險(xiǎn)的工作。因此,國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)始對(duì)水下機(jī)器人展開(kāi)探索。傳統(tǒng)的水下機(jī)器人的推進(jìn)方式較多為常規(guī)推進(jìn)器,例如螺旋槳。螺旋槳顯著的缺點(diǎn)為推進(jìn)效率低、靈敏度差和噪音大。海洋中的魚(yú)類具有超高的游動(dòng)性能,這正是水下機(jī)器人所不具備的,將魚(yú)類高效的推進(jìn)機(jī)理應(yīng)用至水下機(jī)器人,仿生學(xué)由此誕生。因此本文針對(duì)水下仿生機(jī)器魚(yú)開(kāi)展了相應(yīng)的研究。論文主要內(nèi)容及結(jié)論總結(jié)如下。本文首先通過(guò)調(diào)研目前國(guó)內(nèi)外仿生機(jī)器魚(yú)的游動(dòng)機(jī)理和機(jī)器魚(yú)的研究現(xiàn)狀,系統(tǒng)地總結(jié)并設(shè)計(jì)研發(fā)一款兩關(guān)節(jié)三體的仿鲹科機(jī)器魚(yú)。其魚(yú)頭部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大,但整體的擺動(dòng)幅度卻很小,其擺動(dòng)的主要?jiǎng)恿?lái)源為尾部,所提供的推動(dòng)力大于90%。所以本文的仿生機(jī)器魚(yú)的設(shè)計(jì)思路是剛性魚(yú)頭和柔性尾鰭相連,借助柔性魚(yú)尾的擺動(dòng)提供推力。其次本文對(duì)仿生機(jī)器魚(yú)的升潛和俯仰構(gòu)件進(jìn)行了設(shè)計(jì),并通過(guò)MATLAB對(duì)機(jī)器魚(yú)的前進(jìn)和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了仿真。再次,機(jī)器魚(yú)的外形是決定機(jī)器魚(yú)所受阻力大小的重要因素,本文通過(guò)探究... 

【文章來(lái)源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：78 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 魚(yú)類游動(dòng)機(jī)理研究
        1.2.2 仿生機(jī)器魚(yú)的CFD模擬研究
        1.2.3 仿生機(jī)器魚(yú)的研制與實(shí)驗(yàn)研究
        1.2.4 仿生機(jī)器魚(yú)的運(yùn)動(dòng)控制研究
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
2 魚(yú)類游動(dòng)機(jī)理和仿生機(jī)器魚(yú)設(shè)計(jì)
    2.1 前言
    2.2 魚(yú)類游動(dòng)機(jī)理
        2.2.1 魚(yú)類形態(tài)的概述
        2.2.2 魚(yú)類游動(dòng)方式的一般分類
        2.2.3 鲹科模式的魚(yú)體波模型的建立
        2.2.4 魚(yú)體尾部受力分析
    2.3 機(jī)器魚(yú)的設(shè)計(jì)
        2.3.1 仿生機(jī)器魚(yú)的機(jī)械設(shè)計(jì)
        2.3.2 仿生機(jī)器魚(yú)的推進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        2.3.3 仿生機(jī)器魚(yú)的升潛機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
    2.4 機(jī)器魚(yú)的外形設(shè)計(jì)
        2.4.1 研究方法
        2.4.2 機(jī)器魚(yú)魚(yú)體曲線輪廓對(duì)阻力的影響
            2.4.2.1 曲線輪廓的選取
            2.4.2.2 三維仿真模型的建立
            2.4.2.3 數(shù)值模擬結(jié)果和數(shù)據(jù)處理分析
        2.4.3 最大截面直徑對(duì)阻力的影響
        2.4.4 最大截面位置對(duì)阻力的影響
        2.4.5 魚(yú)體尾鰭對(duì)阻力的影響
        2.4.6 結(jié)果驗(yàn)證
    2.5 本章小結(jié)
3 機(jī)器魚(yú)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.1 游動(dòng)分析
        3.1.1 數(shù)學(xué)模型的建立
        3.1.2 分析結(jié)果
    3.2 俯仰運(yùn)動(dòng)分析
    3.3 升潛運(yùn)動(dòng)分析
    3.4 本章小結(jié)
4 仿生機(jī)器魚(yú)水動(dòng)力系數(shù)的計(jì)算
    4.1 建立機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)方程
        4.1.1 機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)的自由度
        4.1.2 建立機(jī)器魚(yú)的六自由度方程
    4.2 操控水動(dòng)力系數(shù)
        4.2.1 建立簡(jiǎn)化模型
        4.2.2 純升沉運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力系數(shù)的計(jì)算
        4.2.3 純俯仰運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力系數(shù)的計(jì)算
        4.2.4 純橫蕩運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力系數(shù)的計(jì)算
        4.2.5 純搖艏運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力系數(shù)的計(jì)算
    4.3 其余非線性系數(shù)的計(jì)算
        4.3.1 若干藕合系數(shù)的近似推算公式
        4.3.2 計(jì)算結(jié)果
    4.4 本章小結(jié)
5 機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)控制
    5.1 滑�？刂撇呗�
    5.2 控制律設(shè)計(jì)
    5.3 垂直面運(yùn)動(dòng)跟蹤結(jié)果
    5.4 水平面運(yùn)動(dòng)跟蹤結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海洋資源開(kāi)采中保護(hù)海洋環(huán)境的意義[J]. 何穎,黃炎.  中國(guó)市場(chǎng). 2018(01)
[2]船舶推進(jìn)器的研究[J]. 周梅梅.  天津職業(yè)院校聯(lián)合學(xué)報(bào). 2017(02)
[3]仿生機(jī)器魚(yú)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)[J]. 王平,許炳招,婁保東,倪羽潔.  智能系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2017(02)
[4]Precise planar motion measurement of a swimming multi-joint robotic fish[J]. Jun YUAN,Junzhi YU,Zhengxing WU,Min TAN.  Science China(Information Sciences). 2016(09)
[5]身體/尾鰭推進(jìn)模式仿生機(jī)器魚(yú)研究的進(jìn)展與分析[J]. 王安憶,劉貴杰,王新寶,付碧波.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2016(17)
[6]尾鰭推進(jìn)仿生機(jī)器魚(yú)速度優(yōu)化[J]. 葛立明,李宗剛.  蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[7]BCF推進(jìn)模式仿生機(jī)器魚(yú)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]. 王揚(yáng)威,于凱,閆勇程.  微特電機(jī). 2016(01)
[8]仿生機(jī)器魚(yú)自主游動(dòng)中的流體結(jié)構(gòu)耦合新方法[J]. 夏丹,陳維山,劉軍考,曹渝華.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(07)
[9]金槍魚(yú)自主波動(dòng)游動(dòng)的數(shù)值模擬[J]. 徐曉鋒,萬(wàn)德成.  水動(dòng)力學(xué)研究與進(jìn)展A輯. 2011(02)
[10]兩關(guān)節(jié)仿生水下航行器SPC-Ⅲ的推進(jìn)與機(jī)動(dòng)性[J]. 梁建宏,鄭衛(wèi)豐,文力,王田苗,劉永軍.  機(jī)器人. 2010(06)

博士論文
[1]機(jī)器海豚推進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)與控制方法研究[D]. 任光.北京理工大學(xué) 2015
[2]水下航行器泵噴推進(jìn)器設(shè)計(jì)方法研究[D]. 劉業(yè)寶.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[3]仿生墨魚(yú)機(jī)器人及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王揚(yáng)威.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[4]超磁仿生機(jī)器魚(yú)力學(xué)機(jī)理及數(shù)值模擬[D]. 孫發(fā)明.大連理工大學(xué) 2009

碩士論文
[1]一種仿生機(jī)器魚(yú)設(shè)計(jì)與控制的研究[D]. 高心悅.北京郵電大學(xué) 2017
[2]仿生機(jī)器魚(yú)的運(yùn)動(dòng)行為分析及路徑規(guī)劃研究[D]. 張倩.青海大學(xué) 2016
[3]仿鲹科三關(guān)節(jié)可升潛機(jī)器魚(yú)設(shè)計(jì)與研制[D]. 馮暢.南京理工大學(xué) 2016
[4]二自由度胸鰭推進(jìn)仿生機(jī)器魚(yú)動(dòng)力學(xué)分析及控制[D]. 毛著元.蘭州交通大學(xué) 2015
[5]胸鰭波動(dòng)推進(jìn)仿生機(jī)器魟魚(yú)設(shè)計(jì)研究[D]. 譚進(jìn)波.南京航空航天大學(xué) 2015
[6]仿生機(jī)器魚(yú)的運(yùn)動(dòng)控制研究及應(yīng)用[D]. 李偉嚴(yán).天津大學(xué) 2014
[7]一種仿生機(jī)器海豚的機(jī)械設(shè)計(jì)及其運(yùn)動(dòng)分析[D]. 劉鵬.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[8]超磁仿生魚(yú)起動(dòng)機(jī)理研究[D]. 楊超.大連理工大學(xué) 2009
[9]仿魚(yú)尾鰭推進(jìn)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究[D]. 趙士奇.哈爾濱工程大學(xué) 2008
[10]兩關(guān)節(jié)機(jī)器魚(yú)本體及動(dòng)力學(xué)研究[D]. 劉英想.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007



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