| 两关节压力驱动柔性仿生机器鱼的设计与仿真 |
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| 引用本文： | 教柳,张保成,张开升,赵波.两关节压力驱动柔性仿生机器鱼的设计与仿真[J].力学学报,2020,52(3). |
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| 作者姓名： | 教柳 张保成 张开升 赵波 |
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| 作者单位： | 中国海洋大学工程学院机电工程系,青岛266100 |
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| 基金项目： | 山东省2017年重点研发计划资助项目 |
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| 摘 要： | 为研究设计一种柔软度高、环境适应性强的新型仿生机器鱼,模仿鲨鱼外形及鲔科鱼类的游动姿态,设计了一种采用液压柔性驱动结构的仿生机器鱼.针对单关节液压驱动柔性机器鱼存在其C型摆动姿态不符合鲔科鱼类摆动规律的问题,采用两关节液压柔性驱动模拟鱼类S型摆动,并根据液压柔性驱动器原理设计仿生鱼的内部结构.依据理论波动方程确定机器鱼的摆动幅值,借助数值模拟计算施加在柔性驱动器内部的压强载荷大小,并分析计算液压柔性驱动器的驱动效率.应用有限元分析软件模拟仿生鱼在流体中的自主游动过程,并将两关节机器鱼与单关节机器鱼的自主巡游过程进行对比仿真,获得两种机器鱼在流体中自主巡游时的运动姿态、游动速度及流场情况.结果表明,在相同的频率与尾鳍摆幅下,两关节柔性机器鱼的巡游平均速度为0.29 BL/s(BL为鱼体体长),高于单关节机器鱼巡游平均速度0.15 BL/s,且由速度矢量图可得出两关节仿生鱼的S型摆动姿态更接近真实鱼类摆动规律,并在运动过程中会产生一系列离散的反向卡门涡街,推进效率高.
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| 关 键 词： | 仿生机器鱼 柔性 液压 游动性能 |
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