傳統(tǒng)的螺旋槳水下推進(jìn)器在轉(zhuǎn)速較高時(shí),產(chǎn)生的氣穴空化現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致葉片磨損和效率下降,推進(jìn)效率只有40%—60%。相比之下,仿生推進(jìn)器在運(yùn)動(dòng)時(shí),其推進(jìn)效率高、擾動(dòng)小和靈活性高,使仿生推進(jìn)器的研究成為現(xiàn)代機(jī)器人的重要發(fā)展趨勢�，F(xiàn)有仿生推進(jìn)器的內(nèi)部傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,使其運(yùn)動(dòng)控制策略變得困難,影響了仿生推進(jìn)器的推進(jìn)速度和機(jī)動(dòng)性。所以,本文設(shè)計(jì)了一種新型的雙魚尾式仿生機(jī)器魚,內(nèi)部采用簡單的無急回曲柄搖桿機(jī)構(gòu),通過雙魚尾與胸鰭的配合,可實(shí)現(xiàn)直線游動(dòng)、左右轉(zhuǎn)彎、上浮和下潛五種游姿,水下實(shí)驗(yàn)表明,仿生魚具有良好的游速和機(jī)動(dòng)性。本文的主要研究內(nèi)容如下:1.設(shè)計(jì)了一種新型的雙魚尾式仿生機(jī)器魚。分析比較了現(xiàn)有仿生魚內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn),提出了兩種內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案,并選著了最優(yōu)的曲柄搖桿傳動(dòng)方案。根據(jù)內(nèi)部傳動(dòng)方案,設(shè)計(jì)了雙魚尾式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),分析了尾鰭直線運(yùn)動(dòng)、上浮和下潛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài);設(shè)計(jì)了仿蛙式雙胸鰭結(jié)構(gòu)輔助仿生魚運(yùn)動(dòng),分析了胸鰭左右轉(zhuǎn)彎、上浮和下潛的輔助運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。最終,設(shè)計(jì)了仿生魚的動(dòng)力單元、通訊單元、控制單元、定位單元以及其他機(jī)械結(jié)構(gòu),完成原理樣機(jī)設(shè)計(jì)。2.無急回曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與仿真。建立了傳動(dòng)機(jī)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(jìn)器的基本特征
        1.3.1 魚的身體結(jié)構(gòu)
        1.3.2 魚的推進(jìn)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(jì)
    2.1 仿生魚推進(jìn)器整體設(shè)計(jì)
    2.2 推進(jìn)機(jī)構(gòu)方案分析與設(shè)計(jì)
        2.2.1 方案一:曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
        2.2.2 方案二:曲柄搖桿機(jī)構(gòu)
        2.2.3 推進(jìn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案確定
    2.3 胸鰭和尾鰭推進(jìn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        2.3.1 魚尾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.3.2 胸鰭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.4 仿生魚其它組成部分的設(shè)計(jì)
        2.4.1 外形設(shè)計(jì)
        2.4.2 動(dòng)力單元設(shè)計(jì)
        2.4.3 通訊單元設(shè)計(jì)
        2.4.4 控制單元設(shè)計(jì)
        2.4.5 定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.5 本章總結(jié)
第三章 推進(jìn)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)仿真
    3.1 無急回曲柄搖桿理論分析
    3.2 最小傳動(dòng)角γ_min優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.3 基于MATLAB的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
        3.3.1 數(shù)學(xué)模型的建立
        3.3.2 仿真機(jī)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(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    4.1 尾鰭運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        4.1.1 尾鰭的形狀與運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析
        4.1.2 尾鰭運(yùn)動(dòng)受力分析
    4.2 尾鰭運(yùn)動(dòng)軌跡方程的建立
    4.3 基于Adams的仿生魚運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真
        4.3.1 運(yùn)動(dòng)仿真系統(tǒng)的建立
        4.3.2 仿生魚的直線游動(dòng)性能分析
        4.3.3 仿生魚的轉(zhuǎn)彎游動(dòng)性能分析
        4.3.4 仿生魚的上浮下潛游動(dòng)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(jì)
    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(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與分析
        5.5.1 實(shí)驗(yàn)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(jì)與游動(dòng)實(shí)驗(yàn)
    6.1 仿生魚的游動(dòng)姿態(tài)及控制策略
    6.2 仿生魚的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        6.2.1 主控芯片的選擇
        6.2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊
    6.3 仿生魚的水下實(shí)驗(yàn)
        6.3.1 實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備
        6.3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測量方法
        6.3.3 直線游動(dòng)性能分析
        6.3.4 轉(zhuǎn)彎游動(dòng)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(xiàn)
附錄 I
致謝
研究生期間取得的研究成果



本文編號：3817854