柔性仿生机器鱼的复合推进结构设计

针对目前柔性仿生机器鱼推进结构单一等问题,文章针对性地进行了柔性仿生机器鱼的复合推进结构的设计,主要包括鱼身驱动推进结构、鱼身摆动推进结构、胸鳍扑动结构以及胸鳍浮潜结构,以提高柔性仿生机器鱼的推进效率;以及通过对所设计齿轮的校核,设计一款安全可靠、用于水下监测、环境保护的柔性仿生机器鱼。     

仿生机器鱼设计及应用

目前,水资源勘探领域正处于快速发展阶段,随着水资源开发进程的加快,对水体的探测和分析成为一个制约水资源勘探领域快速发展重要因素。近年来,水下机器人的出现,正成为水资源勘探的重要工具之一。该系统以单片机为核心控制元件,选用有关参数的传感器进行数据采集,同时配备视觉图像传输与处理的功能,可以对水下的情况进行监测,同时对温度等水质参数进行监测,实现了水生物分布状况等情况的监测检查的目的。     

仿生扑翼型机器鱼驱动机构的设计

基于仿生学原理,模仿鸟类和昆虫飞行的翼和鱼的新月型尾鳍的推进机理,提出一种仿生扑翼型机器鱼的设计方案,利用机械、电子元器件或智能材料实现该机器鱼的水下复合推进,采用曲柄摇杆机构实现该机器鱼扑翼运动,具有运动形式简单、效率高、重量轻的特点;模仿鳢科加新月形尾鳍推进模式,使机器鱼的尾鳍简化为刚性的水翼,该水翼可做平动与绕自身轴摆动的复合运动;使用弹簧作为连接尾鳍与舵机的力传输元件,有效降低运动的能量损耗;在机器鱼尾部使用沉浮舵,由舵机旋转驱动拉杆产生倾覆力矩,在扑翼和尾鳍的推力作用下实现上浮和下沉。     

仿生机器鱼胸鳍的三维设计及数控加工

胸鳍是机器鱼实现沉浮、变向、倒退和推进的关键部件,胸鳍的三维设计及型面质量直接影响机器鱼实现稳定的各种运动.本文运用Soildworks2007对仿生机器鱼的胸鳍进行三维设计,通过CAM功能生成了胸鳍数控加工的代码,并用数控机床实现了机器鱼胸鳍的数控加工.     

一种摆动式柔性尾部的仿生机器鱼

提出了一种摆动式柔性尾部的仿生机器鱼设计方案,着重解决了机器鱼摆动式推进的问题.在该方案中,应用曲柄摇杆原理,采用了特殊的四连杆摆动机构,结合柔性尾部实现了机器鱼的摆动式推进;巧妙应用了霍尔位置传感器,检测摆杆临界位置,实现了鱼尾位置判断,进而控制鱼尾来转向;研制了以气缸为压缩泵的气路沉浮机构作为"鱼鳔",能使机器鱼进行沉浮动作.实验显示这种机器鱼达到了预期的功能,在水下作业、军事侦察、娱乐等领域有一定的研究应用价值.     

一种多关节推进双体仿生机器鱼研究

针对单尾仿生机器鱼产生艏向摆动而使尾部推进效率大大降低的问题,提出全新的双体仿生机器鱼结构.运动过程中,机器鱼两条尾部所产生的大小相等、方向相反的横向作用力相互平衡,确保了机器鱼身体始终处于横向受力平衡的状态,从而在结构上解决了仿生机器鱼艏摇问题.运用Pro/Mechanism模块对所设计的双体仿生机器鱼进行尾部受力分析和动力学仿真,仿真和试验结果表明双体仿生机器鱼质心沿直线轨迹运动,验证了双体仿生机器鱼推进的高效性和可行性,双体仿生机器鱼的设计思想为解决机器鱼艏向摆动问题提供了新思路.     

仿生机器鱼水动力学与机构动力学耦合建模研究

针对多关节仿生机器鱼自主游动过程的复杂动力学建模问题,利用中枢模式发生器产生机器鱼的关节驱动信号,采用细长体理论和Newton-Euler法建立了机器鱼水动力学和机构动力学耦合模型。将机器鱼物理模型的尾部关节角摆动规律作为动力学模型的运动输入,对比了数值仿真结果与物理模型实验结果,验证了耦合动力学模型的准确性。分析了机器鱼尾部关节间相位差、摆动角频率和摆动幅值对机器鱼游动性能的影响。结果表明：摆动角频率和最大摆动幅度在一定范围内与平均游速近似成正比,与头部稳定性成反比;相较于平均游速,头部稳定性对关节间相位差的变化更加敏感,较大的尾部关节间相位差能够获得更好的游动稳定性。相关结论可为进一步研究仿生机器鱼复杂轨迹跟踪问题提供前提和理论基础。     

一种新型微型仿生机器鱼控制系统的设计

针对ICPF（ionic conducting polymer film）驱动的微型智能仿生机器鱼进行研究.以鱼类为仿生对象,通过对鱼类游动机理的仿生学研究,设计了鱼形结构的主体框架、两自由度的胸鳍和尾鳍推进机构及基于AVR单片机的机器鱼硬件控制系统.针对微型仿生鱼运动特点,设计了直线巡游和转弯运动等运动模式及自动避障功能.最后建立了仿生机器鱼实验系统,进行了仿生机器鱼驱动性能测试和推进实验,实现了仿生机器鱼的避障功能,验证了系统设计的可行性.     

仿生机器鱼巡游性能分析与实验

以鱼体运动行波方程为动力学基础,参照鱼体尾部运动函数方程设计了"BLRF--I"系列仿鲹科机器鱼.在该系列机器鱼中,采用模块化设计结构,可以方便地更改尾部驱动舵机的数量,形成仅有驱动舵机数量不同、其他机制完全相同的单关节、两关节和三关节仿生机器鱼.对"BLRF--I"系列机器鱼的巡游速度与最小转弯半径进行实验分析.结果表明,"BLRF--I"系列机器鱼尾部驱动舵机数量的增加可以有效地提高巡游速度,最小转弯半径在舵机数量为2时达到最小.进而论证了仿生机器鱼关节数目对机器鱼游动性能的影响,并提出了仿生机器鱼关节数目和巡游速度的关系方程.     

仿生机器鱼的尾部运动分析与控制

提出了一种自主避障的仿生机器鱼,给出仿生机器鱼的整体结构设计和尾部结构设计,并对仿生鱼的内部连接进行了描述.在仿生机器鱼的结构设计的基础上对仿生机器鱼的尾部运动进行了详细的分析.分析了仿生机器鱼在避障时尾部摆动与障碍物之间的关系.制定了鱼尾在避障过程中的摆动规则,从而使仿生鱼在避障时尾部不与障碍物有碰撞.通过仿真实验验证了其有效性.     

两栖车辆喷水推进系统的优化设计方法

开发一种基于水泵数据库的喷水推进系统的优化设计方法.以现有泵的水力模型建立数据库,根据两栖车辆喷水推进系统的技术要求和相似换算方法,从数据库中优选满足性能要求的模型泵进行设计,为设计和深入研究两栖车辆喷水推进系统提供理论依据.将该方法应用于某型号车型的优化设计,满足了该两栖车辆的预期性能.     

基于多种控制方法的多模式控制器设计

文章讨论了多种控制方法以及反馈在控制中的作用,说明了反馈最重要的作用是其＂监控性;＂充分利用反馈中的信息是深入研究控制问题的一种方法。利用开环与闭环控制的特点及反馈的作用,设计了一种控制器结构并给出了一种可行的多模式智能控制算法,并通过仿真验证了算法的优良性能。     

非对称两态叠加多模量子叠加态的等幂偶数阶和压缩

根据量子力学的叠加原理,构造一类由多模复共轭相干态{zj(a)*}〉q和多模虚共轭相干态的相反态{-izj(b)*}〉q所组成的非对称两态叠加多模量子叠加态ψ〉q。利用多模压缩态理论,研究该态的等幂偶数阶和压缩效应,结果表明:当腔模总数q与压缩阶数N之积qN为偶数,即qN=2p(p=1,2,3,······),并且各个模的初始相位之和qj=1移jj、由态ψ〉q的两个分量初始相位差Δθ以及态{zj(a)*}〉q和态{-izj(b)*}〉q的各个模的振幅的乘积Rj(a)Rj(b)的和qj=1移[(Rj(a)Rj(b)]所组成的混合初始相位Δθ+qj=1移[(Rj(a)Rj(b)]分别满足一定的条件时,不论p为奇数或偶数,态ψ〉q的两个正交相位分量交替呈现周期性变化的等幂偶数阶和压缩效应,p为奇数时的压缩深度大于p为偶数时的压缩深度,这一结果是对称两态叠加多模叠加态所不具有的。     

多用途货船横向强度有限元分析

计算了一条多用途货船的横向强度.这条多用途货船通过一些改装,可以装载一定数量的集装箱,因此,在计算中除了计算装载散货的工况外,还要重点讨论多种集装箱的装载工况.计算办法和计算结果,可供专业人员参考.     

陆空两栖机器人飞行控制系统设计

设计了一种以旋翼为基础适应城区室内侦察的陆空两栖机器人,对陆空两栖机器人控制方案进行了分析,并建立了机器人飞行系统动力学模型.运用以李雅普诺夫稳定性理论为基础的逐步后推控制设计方法,对陆空两栖机器人飞行系统各个通道的控制律进行了设计.在Matlab软件环境中进行了仿真,得到飞行系统各通道响应曲线,表明飞行系统能够完成预定动作,证明了控制率的有效性.      

某型水陆坦克炮塔座圈清洗保养技术研究

针对目前水陆坦克炮塔座圈清洗保养存在费工费时、易损坏、灵活性差等不足,进行了新型炮塔座圈清洗保养设备设计.坦克炮塔座圈清洗保养设备主要由润滑脂清洗系统、净水漂洗系统、废水收集系统、电加热烘干系统和润滑脂加注系统组成.对喷嘴、高压清洗泵、排水系统等关键部件进行了结构设计.试验结果表明,该设备运行可靠,具有先进实用、机动灵活、快速高效的优点.研究成果对解决长期困扰部队和工厂的炮塔座圈清洗保养难题、有效提高装甲装备器材保养的自动化水平、保养质量具有较重要意义.     

水陆两栖飞机全机模型静水滑行水动性能预报

水面起飞性能是水面飞行器的基本性能,也是总体技术的核心,涉及多个学科领域。水陆两栖飞机水面高速滑行水动力性能与排水型船不同,具有速度高、运动复杂等特点,高速滑行时一方面受到较大的水动升力,另一方面受到机翼的升力。本文结合水陆两栖飞机水面高速滑行特点,利用RANS数值方法和重叠网格技术对水陆两栖飞机全机模型开展数值仿真模拟,分析了自由液面水气分布、机身底部压力分布特征,并将阻力、姿态和升沉与水池模型试验结果进行对比,验证了数值方法的准确性,为水陆两栖飞机静水滑行水动性能数值预报提供技术基础。     

多模奇与偶相干态光场可分辨性的证明

构造了一般形式的多模相干态光场,并由一般形式的多模相干态光场及其相反态光场构造出一般形式的多模奇相干态光场和多模偶相干态光场;运用L．Knoell等人提出的两个量子态之间的距离函数,从理论上严格证明了多模奇相干态光场与多模偶相干态光场是完全可以分辨的量子态光场．     

小型陆空两栖系统控制及模式转换

陆空两栖无人系统的设计克服了无人机巡航耗电量大、无人车运动易受限制的缺点,通过灵活的转换系统的控制模式,使系统能够穿越不同地形,适用于多种复杂环境下的侦查探测。两栖系统的陆空运动控制既独立又要相互结合,陆地运动实现速度匀速控制及位移控制,空中运动实现系统飞行高度控制及稳定悬停,运行过程中根据多传感器信号实现模式转换控制。设计系统分别采用陆空两种比例积分微分控制算法,通过MATLAB/Simulink完成仿真,同时通过状态工具箱设计完成模式转换模块,实现一体化控制。仿真结果表明陆空两种比例积分微分算法均得到较好的控制效果,模式转换控制能够有效地完成系统的陆空运行模式转换。