機(jī)器魚的機(jī)動性研究

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1、第29卷第4期增刊2008年4月儀器儀表學(xué)報Vb1.29No.ChineseJ0uma10fScientificInstmm亠門①c“Apr?2008ent機(jī)器魚的機(jī)動性研究木張教楊銳破（垂慶郵電大學(xué)智能系統(tǒng)及機(jī)器人研究所重慶400065）摘要木文研究機(jī)器魚的機(jī)動性o首先研究了機(jī)器魚的有半徑轉(zhuǎn)彎,然后建立了無半徑轉(zhuǎn)彎的運(yùn)動學(xué)模犁，該模型實(shí)現(xiàn)了機(jī)益魚在改變方向時不影響位置的變化.通過水動力學(xué)分析和仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這理論是合理的，同時研究了如何在機(jī)器魚上實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動。關(guān)鍵詞機(jī)器魚有半徑轉(zhuǎn)彎無半徑轉(zhuǎn)彎運(yùn)動學(xué)模熨ThemaneuVerabili鑼心

2、searc°fR°b°iicFishRuimintResftrchcenterljimelIigemsystemnj^mb0

3、iCS,Ch0^i111V.IcIIongqins.45>)Abstracfish01?eilVemb{Iityisstudiedinthispaperandfirstlytheturningoftheroboticfi$hwithmdiuE"studied,卸dthen?anon—豫diusturningkinematicsmodelisproposed：ThemOdeIh韻realizedthechangeb

4、oticfrsh'sdire射DnwithoutiispositionchangezFinallyUIydrodynamicsJijialysisandsimulationshowthatthemodel.sre弱onablE,8ndalsohowioreali2ethenon—radiustumingin1heroboticnsh.JStudiedturningwithfcmdius：non—mdiuSturning；kinematic$modeI"2Keywo1引言2機(jī)器魚的右半徑轉(zhuǎn)彎傳統(tǒng)的螺旋槳在水屮游動時，在它的側(cè)而會產(chǎn)生渦流，

5、降低物體的運(yùn)動速度，增加動力的消耗，且有噪聲。與此相比，魚有驚人的游動能力，魚的波動運(yùn)動給仿魚推進(jìn)器提供主耍的能源，這種運(yùn)動無噪聲、推進(jìn)效率侖、機(jī)動性強(qiáng)。因此機(jī)器魚能被用在許多海運(yùn)、軍事等領(lǐng)域，I一時它的研究也成為一個重要的研究課題。有半徑轉(zhuǎn)彎的研究是從模仿他類的行為的介度出發(fā),魚類轉(zhuǎn)彎有巡航中轉(zhuǎn)彎、靜止轉(zhuǎn)彎、急轉(zhuǎn)彎j種。在機(jī)動性研究上胸聲、腹饋起很人作用，這里只考慮魚尾。2002年，北航在波動方程的基礎(chǔ)卜提H｛在前而兒個關(guān)節(jié)上加一個額外的角度實(shí)現(xiàn)巡航中轉(zhuǎn)彎。f日是此方法不能實(shí)現(xiàn)〃線控制。劉晉東念此從礎(chǔ)卜提以前人部分研究都集中在機(jī)器佝效

6、率的研究出優(yōu)化控制用度烈f）的方法，通過兩級控制，第一（運(yùn)用流體力學(xué)分析研究尾鰭的形狀、反卡門街的形成產(chǎn)生的推力），機(jī)器角新材料驅(qū)動的研究和機(jī)器魚模型機(jī)械設(shè)計的研究。在機(jī)器魚機(jī)動性的研究相對而言少一些，他的機(jī)動性包扌舌快速啟動、快速制動、快速轉(zhuǎn)彎。這篇文章主要集中在機(jī)動性的研每時刻的角度驢,然后用》來控制電機(jī)。這樣既能控制角速度，義把4關(guān)節(jié)機(jī)器創(chuàng)的控制參數(shù)減少成8個即｛4,f=l,2,3,4,,j[=1,2,3,r）4為融,究上，其中轉(zhuǎn)彎半徑是衡量機(jī)器旬?機(jī)動性的重耍因侈為相鄰兩關(guān)節(jié)的相位差，實(shí)現(xiàn)了在線轉(zhuǎn)彎控制。屁，…2005年劉開東提

7、出C形轉(zhuǎn)彎模型，實(shí)現(xiàn)小半徑轉(zhuǎn)從1994年灸國麻省工學(xué)院Triantafy11ou成彎。C形轉(zhuǎn)彎分為兩個階段，收縮階段和放縮階段，功在收縮階段魚的尾巴向，邊迅速彎曲，尾巴彎曲的研制了I比界上第-?條真正意義上的仿生金槍魚到角度越大、旋轉(zhuǎn)越快,在放縮階段從魚的中心到魚20°5年英國EssexA7-胡'豁勝教授研制了吐界尾有一個相対慢的速度。運(yùn)動學(xué)模犁如下：第一條具有自主控制能力的機(jī)器他中，MIT的VCUUV可實(shí)現(xiàn)1倍體長的轉(zhuǎn)彎半徑，北航的小型實(shí)驗(yàn)機(jī)器他，微型機(jī)器負(fù)可以實(shí)現(xiàn)1/2倍體長的轉(zhuǎn)彎、卜徑，SPC可以實(shí)現(xiàn)1倍體任的轉(zhuǎn)彎半徑，而傳統(tǒng)推進(jìn)

8、器的轉(zhuǎn)彎[z-t(f)]2+[J,-K，)]2=JL2(f)式中：x,(f),"(,)為圓心的軌跡貞鋼3科誡期體長。相信未米的板F推警的儀表如弩所魏圓心的軌跡分為兩部分血務(wù)屮』’爲(wèi)刪ChineseJo爲(wèi)Cf端齷他訓(xùn)略c部分為展開階段。號憶坍機(jī)器魚的機(jī)動性研究*張ft場銳敏(重圧郵電大學(xué)椰能系趙機(jī)器人研覽所董慶400065》摘要本文研丸機(jī)郭龜?shù)臋C(jī)動性.首先研宛了機(jī)器負(fù)的有半徑轉(zhuǎn)彎，然后建立了無半輕轉(zhuǎn)彎的運(yùn)動學(xué)樓型.該模型實(shí)現(xiàn)了機(jī)器仮在改咬方向時不影響位直的復(fù)化，通過水動力學(xué)分析和仿氏實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這一理論是合理的.何時研究了如何缶機(jī)農(nóng)值上實(shí)現(xiàn)

9、這一運(yùn)動.關(guān)賢詞機(jī)器伍有半徑轉(zhuǎn)彎無半徑轉(zhuǎn)彎運(yùn)動學(xué)模刑ThemaneuverabilityresearchofRoboticFish砌ngyig訥i&R^imin(Researchcenterofintell