傳統(tǒng)的螺旋槳水下推進器在轉(zhuǎn)速較高時,產(chǎn)生的氣穴空化現(xiàn)象會導(dǎo)致葉片磨損和效率下降,推進效率只有40%—60%。相比之下,仿生推進器在運動時,其推進效率高、擾動小和靈活性高,使仿生推進器的研究成為現(xiàn)代機器人的重要發(fā)展趨勢�，F(xiàn)有仿生推進器的內(nèi)部傳動結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,使其運動控制策略變得困難,影響了仿生推進器的推進速度和機動性。所以,本文設(shè)計了一種新型的雙魚尾式仿生機器魚,內(nèi)部采用簡單的無急回曲柄搖桿機構(gòu),通過雙魚尾與胸鰭的配合,可實現(xiàn)直線游動、左右轉(zhuǎn)彎、上浮和下潛五種游姿,水下實驗表明,仿生魚具有良好的游速和機動性。本文的主要研究內(nèi)容如下:1.設(shè)計了一種新型的雙魚尾式仿生機器魚。分析比較了現(xiàn)有仿生魚內(nèi)部傳動機構(gòu)的優(yōu)缺點,提出了兩種內(nèi)部傳動機構(gòu)方案,并選著了最優(yōu)的曲柄搖桿傳動方案。根據(jù)內(nèi)部傳動方案,設(shè)計了雙魚尾式驅(qū)動機構(gòu),分析了尾鰭直線運動、上浮和下潛的運動狀態(tài);設(shè)計了仿蛙式雙胸鰭結(jié)構(gòu)輔助仿生魚運動,分析了胸鰭左右轉(zhuǎn)彎、上浮和下潛的輔助運動狀態(tài)。最終,設(shè)計了仿生魚的動力單元、通訊單元、控制單元、定位單元以及其他機械結(jié)構(gòu),完成原理樣機設(shè)計。2.無急回曲柄搖桿機構(gòu)的設(shè)計與仿真。建立了傳動機構(gòu)的數(shù)學(xué)模型...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 課題研究背景
    1.2 仿生魚技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 國內(nèi)外發(fā)展趨勢
    1.3 仿生魚推進器的基本特征
        1.3.1 魚的身體結(jié)構(gòu)
        1.3.2 魚的推進方式分類及比較
        1.3.3 仿生魚的應(yīng)用前景
    1.4 本文的研究內(nèi)容
第二章 仿生魚的系統(tǒng)設(shè)計
    2.1 仿生魚推進器整體設(shè)計
    2.2 推進機構(gòu)方案分析與設(shè)計
        2.2.1 方案一:曲柄滑塊機構(gòu)
        2.2.2 方案二:曲柄搖桿機構(gòu)
        2.2.3 推進機構(gòu)運動方案確定
    2.3 胸鰭和尾鰭推進機構(gòu)的設(shè)計
        2.3.1 魚尾結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.3.2 胸鰭結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.4 仿生魚其它組成部分的設(shè)計
        2.4.1 外形設(shè)計
        2.4.2 動力單元設(shè)計
        2.4.3 通訊單元設(shè)計
        2.4.4 控制單元設(shè)計
        2.4.5 定位系統(tǒng)設(shè)計
    2.5 本章總結(jié)
第三章 推進機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計與運動仿真
    3.1 無急回曲柄搖桿理論分析
    3.2 最小傳動角γ_min優(yōu)化設(shè)計
    3.3 基于MATLAB的曲柄搖桿機構(gòu)運動學(xué)仿真
        3.3.1 數(shù)學(xué)模型的建立
        3.3.2 仿真機構(gòu)模型的建立及參數(shù)設(shè)置
    3.4 仿真結(jié)果的分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 仿生魚的運動學(xué)分析
    4.1 尾鰭運動學(xué)分析
        4.1.1 尾鰭的形狀與運動參數(shù)分析
        4.1.2 尾鰭運動受力分析
    4.2 尾鰭運動軌跡方程的建立
    4.3 基于Adams的仿生魚運動學(xué)仿真
        4.3.1 運動仿真系統(tǒng)的建立
        4.3.2 仿生魚的直線游動性能分析
        4.3.3 仿生魚的轉(zhuǎn)彎游動性能分析
        4.3.4 仿生魚的上浮下潛游動性能分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 仿生魚的定位性能分析
    5.1 引言
    5.2 定位方案設(shè)計
    5.3 定位系統(tǒng)模型的建立
    5.4 定位數(shù)據(jù)的處理
        5.4.1 中值濾波算法
        5.4.2 卡爾曼濾波算法
    5.5 實驗驗證與分析
        5.5.1 實驗的測試
        5.5.2 測試結(jié)果分析
    5.6 本章小結(jié)
第六章 仿生魚的控制系統(tǒng)設(shè)計與游動實驗
    6.1 仿生魚的游動姿態(tài)及控制策略
    6.2 仿生魚的控制系統(tǒng)設(shè)計
        6.2.1 主控芯片的選擇
        6.2.2 電機驅(qū)動模塊
    6.3 仿生魚的水下實驗
        6.3.1 實驗前的準(zhǔn)備
        6.3.2 實驗數(shù)據(jù)測量方法
        6.3.3 直線游動性能分析
        6.3.4 轉(zhuǎn)彎游動性能分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 研究展望
參考文獻
附錄 I
致謝
研究生期間取得的研究成果



本文編號：3817854