魚類在億萬年的演化中,已經(jīng)進化成為擁有最適合水下游動的身體結(jié)構(gòu)和最有效率的運動形式,在生物學(xué)上的研究已經(jīng)表明魚類可以通過改變自身的剛度來提高游動性能,本文基于魚類的以上特點研究一種多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、仿肌肉驅(qū)動方式和具有變剛度功能的新型仿魚類擺動推進技術(shù)。本文以鱘魚為仿生對象,開展魚類結(jié)構(gòu)特征與運動特征的理論研究,得到了鱘魚在運動時各個關(guān)節(jié)在同一周期內(nèi)按一定時間序列運動的規(guī)律。基于魚類生理構(gòu)造和肌肉驅(qū)動原理,提出一種新型的多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和仿肌肉驅(qū)動理論方法。根據(jù)魚類在游動時的變剛度特性提出并驗證了一種適用于多關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)的通過氣壓改變剛度方案。建立了變剛度系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,運用懸臂梁理論分析了氣壓載荷和固有頻率的數(shù)學(xué)聯(lián)系,并運用有限元方法仿真分析了氣壓與固有頻率的關(guān)系。進行了推進系統(tǒng)的運動學(xué)和動力學(xué)研究。建立推進系統(tǒng)水動力的數(shù)學(xué)模型,運用Lagrange方程建立推進系統(tǒng)的力學(xué)模型,采用ADAMS動力學(xué)仿真軟件建立推進系統(tǒng)的虛擬樣機,進行推進系統(tǒng)的動力學(xué)仿真,分析得到了推進系統(tǒng)的推進性能與尾部擺動頻率的關(guān)系。研制了一種新型的仿魚類擺動推進系統(tǒng),該系統(tǒng)采用多關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu),運用仿肌肉驅(qū)動方式,其骨骼結(jié)構(gòu)為剛性...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的目的和意義
    1.2 仿魚類擺動推進原理的研究概述
        1.2.1 仿魚類機器人擺動推進模式的分類及特點
        1.2.2 仿魚類擺動推進機理概述
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 仿魚類機器人推進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 仿魚類機器人魚體剛度的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 仿魚類擺動推進技術(shù)基礎(chǔ)研究
    2.1 引言
    2.2 仿生原型魚運動姿態(tài)及結(jié)構(gòu)分析
        2.2.1 原型魚運動姿態(tài)采集
        2.2.2 原型魚結(jié)構(gòu)研究
    2.3 仿魚類擺動推進系統(tǒng)傳動結(jié)構(gòu)布局設(shè)計及驅(qū)動方式設(shè)計
        2.3.1 多關(guān)節(jié)傳動結(jié)構(gòu)布局及運動分析
        2.3.2 仿肌肉驅(qū)動方式設(shè)計
        2.3.3 變剛度系統(tǒng)設(shè)計
        2.3.4 尾部結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.4 本章小結(jié)
第3章 推進系統(tǒng)變剛度機理仿真及動力學(xué)研究
    3.1 引言
    3.2 基于ANSYS/Workbench的推進系統(tǒng)固有頻率分析
        3.2.1 有限元模型的參數(shù)
        3.2.2 推進系統(tǒng)尾部有限元幾何模型的建立
        3.2.3 有限元分析網(wǎng)格劃分
        3.2.4 有限元分析方法
        3.2.5 推進系統(tǒng)氣壓與固有頻率的定量關(guān)系
    3.3 仿魚類擺動推進系統(tǒng)動力學(xué)建模
        3.3.1 研究對象的選取和簡化
        3.3.2 動力學(xué)分析坐標(biāo)系建立及廣義坐標(biāo)的選取
        3.3.3 推進系統(tǒng)水動力學(xué)分析
        3.3.4 游動時的動力學(xué)數(shù)學(xué)模型的建立
    3.4 推進系統(tǒng)的動力學(xué)仿真
        3.4.1 推進系統(tǒng)虛擬樣機建立
        3.4.2 推進系統(tǒng)速度仿真
        3.4.3 魚頭擺動特性仿真
    3.5 本章小結(jié)
第4章 仿魚類擺動推進系統(tǒng)實驗樣機研制
    4.1 引言
    4.2 仿魚類擺動推進系統(tǒng)實驗樣機設(shè)計
        4.2.1 仿魚類擺動推進系統(tǒng)總體設(shè)計
        4.2.2 仿魚類擺動推進系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計
        4.2.3 硅膠結(jié)構(gòu)模具設(shè)計與制造
        4.2.4 推進系統(tǒng)樣機各剛性零件制造
    4.3 控制系統(tǒng)設(shè)計
    4.4 仿魚類擺動推進系統(tǒng)實驗樣機的組裝
    4.5 推進系統(tǒng)的配重和密封
        4.5.1 推進系統(tǒng)的配重
        4.5.2 推進系統(tǒng)的密封
    4.6 本章小結(jié)
第5章 推進系統(tǒng)樣機推進性能實驗研究
    5.1 引言
    5.2 仿魚類擺動推進系統(tǒng)的實驗方案
        5.2.1 推進系統(tǒng)實驗的研究內(nèi)容
        5.2.2 實驗方法的設(shè)計
        5.2.3 實驗水池的設(shè)計
    5.3 實驗數(shù)據(jù)采集及分析
    5.4 實驗結(jié)論
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝



本文編號：3859136