多推进模式仿生水下机器人设计与实验研究开题报告

 2022-02-16 20:31:35

1. 研究目的与意义

水生动物在复杂的水环境中生存,历经漫长的进化,形成了各具特色的运动能力,根据推进方式的不同,大部分水生动物的运动方式主要集中在波动推进和射流推进两种模式。

波动推进模式是水生动物用身体在横向方向往复地作扭曲摆动,以横波的方式由前向后传播以获得推进力的模式。

其典型代表是鱼类,鱼类的游动具有以下几个特点:(1) 运动效率高,阻力小。

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2. 研究内容和预期目标

一、主要研究内容:

1、通过对鱼类和水母进行形态学和运动学活体观测实验,获取相应的形态参数、运动参数;

2、仿生水下机器人结构设计与优化;

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3. 研究的方法与步骤

图1 课题研究技术路线

研究步骤:

1) 第一步,采用高速摄像技术和生物实验测试方法获取鱼类和水母的形态参数、运动参数。在水槽实验平台中采用高速摄像系统分别对鱼类和水母的外形和运动进行记录,通过图像处理技术获取鱼类和水母的外形参数以及重构出各种运动序列并建立运动数学模型。

2) 第二步,基于仿生学设计出多柔性鳍协调推进的仿生水下机器人。首先,根据形态学和运动学研究的结果设计出水下仿生机器鱼的结构有多关节连续变化刚度的击水鳍、鱼身与击水鳍的连接、鱼身导弹流线型的设计等;其次,设计多尾鳍仿生水下机器人控制系统;最后,进行仿生水下机器人样机组装和调试。

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4. 参考文献

[1] 李健, 郭艳玲, 王振龙.形状记忆合金丝驱动的触手推进式仿生水母[j].哈尔滨工业大学学报, 2014, 46 (1):104-110

[2] 向忠祥, 张向明, 刘令勋. 尾鳍推进装置的研究[j]. 武汉造船. 1994, 6: 23-26.

[3] 苏玉民, 黄胜, 庞永杰等. 仿鱼尾潜器推进系统的水动力分析[j]. 海洋工程. 2002, 20(2): 54-59.

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5. 计划与进度安排

1、3月1日-3月20日 收集资料,确定仿生混合推进器结构方案;

2、3月21日-4月20日 柔性鱼尾结构设计及整体结构设计;

3、4月21日-5月19日 仿生混合推进器水动力实验平台设计;

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