仿生机器鱼设计概要
三自由度胸鳍仿生机器鱼设计及水动力学分析
三自由度胸鳍仿生机器鱼设计及水动力学分析1.引言随着生物仿生学的发展，越来越多的仿生机器人被设计出来。
其中，仿生机器鱼作为一种具有自主运动能力的仿生机器人，受到了广泛关注。
胸鳍是鱼类运动中非常重要的器官，具有独特的水动力学性能。
本文将设计一种具有三自由度胸鳍的仿生机器鱼，并对其水动力学性能进行分析。
2.胸鳍仿生机器鱼设计2.1结构设计本文设计的仿生机器鱼胸鳍采用了三自由度设计，分别是俯仰自由度、滚动自由度和扭转自由度。
俯仰自由度用于控制胸鳍上下运动，滚动自由度用于控制胸鳍左右运动，扭转自由度用于控制胸鳍扭转运动。
这样的设计能够更好地模拟真实鱼类的胸鳍运动方式，提高机器鱼的运动性能。
2.2材料选择胸鳍的材料选择是影响仿生机器鱼水动力学性能的重要因素。
在本文设计中，我们选择了轻量化、高强度的碳纤维复合材料作为胸鳍的主要材料。
这种材料具有良好的刚度和耐久性，适合用于仿生机器鱼的胸鳍设计。
2.3驱动系统仿生机器鱼的驱动系统是实现胸鳍运动的关键。
本文设计的仿生机器鱼胸鳍采用了电机驱动的方式，通过控制电机的转速和转向来实现不同自由度的胸鳍运动。
同时，我们还设计了合适的传动机构和控制系统，使得胸鳍的运动更加精准和稳定。
为了评估设计的仿生机器鱼胸鳍的水动力学性能，我们进行了数值模拟分析。
通过建立胸鳍的三维模型，利用计算流体动力学软件对其进行水动力学模拟，得到了胸鳍在不同运动状态下的水动力学性能参数。
通过模拟结果分析，我们发现，设计的仿生机器鱼胸鳍具有较好的水动力学性能。
在不同的运动状态下，胸鳍能够有效地产生推进力和控制力，使机器鱼能够实现多样化的运动方式。
同时，胸鳍的运动对机器鱼的稳定性和操控性也具有良好的影响。
4.结论本文设计了一种具有三自由度胸鳍的仿生机器鱼，并对其水动力学性能进行了分析。
通过数值模拟分析，我们发现设计的胸鳍具有良好的水动力学性能，能够有效地产生推进力和控制力，提高机器鱼的运动性能。
未来，我们将进一步优化设计，改进材料和驱动系统，使得仿生机器鱼能够在更复杂的水环境中实现更加灵活和高效的运动。
仿生机器鱼
仿 机器鱼
。 山东省青岛十九中高三（ １ １ ） 班 林广硕
很多人都喜欢养金鱼， 金 鱼浮游水中 ， 翩 翩起舞 ，尤其是那一摇一摆的大尾 巴好似一
把 展 开 的扇 子 ，非常 优 美 。通 过观 察金 鱼 的 游动 ， 我提 出 了一 种 仿生 机 的 身体 分 为 头 部 、 躯干 、 尾部 ， 鱼尾
尾 部 的摆 动 ，尾部 的摆 动可 以使 鱼 获得 前 进
的动 力 。
摆 动 时会 形 成 向后 的推 力 ，利用 作 用力 与 反 作 用 力 原理 ，水 也产 生 对 鱼 向前 游 动 的 力 。
如 图 ｌ所示 ， 向左 摆 动 鱼 尾 ， 鱼 向左 转 ， 向 右 摆 动 鱼尾 ， 鱼 向右 转 ， 向左 、 向右 快 速摆 动 鱼 尾， 鱼 就会 向前 游 动 ， 因此 鱼 尾 的摆 动是 鱼 游
一
二、 机 器 鱼 的设 计构 想 机 器 鱼 依 靠 尾 部 的摆 动 获 得 前 进 的 动 力 ，通 过 连杆 机 构将 马 达旋 转运 动转 换 为 尾
部 的摆 动 ， 如 图 ２所 示 。马达 带 动 曲柄旋 转 ，
通 过连 杆 带 动摇杆 摆 动 ，摇 杆 的摆 动转 化 为
机 器 鱼 结 构 如 图 ３所 示 ，为 把 四连 杆 机 构 固 定 在 鱼 体 内 ，我 在 鱼 体 内 安 装 了 支
架， 将马 达同定在 支架上 ， 曲柄 设 计 成 圆 盘
状 用 于 支 撑 连 杆 与 摇 杆 ，通 过 马 达 的 旋 转 使 鱼 尾 左 右 摆 动 ，这 样 机 器 鱼 就 可 以 在 水
里游动 了。
动 的关 键 。鱼 的 身体 是流 线 型 ，在水 中所 受
一种仿生机器鱼的设计
EXCHANGE OF EXPERIENCE 经验交流摘要：目前，海洋、河流的污染状况日趋恶化，海洋、河流中污染物的情况随着时间的推移而变得更加严重。
论文设计一种仿生机器鱼，模仿鱼的游动，并搭建复杂自动控制系统，实现仿生机器鱼的自主游动、遥控游动和水体监测等功能。
本仿生机器鱼可以在水中长时间工作，提高工作效率，降低风险，而且可以监测水体质量。
关键词：仿生鱼；水下机器人；模块化；多传感器一、系统总体设计本作品设计一种仿生机器鱼，模仿鱼的游动，并搭建复杂控制系统等，实现机器鱼的自主游动、遥控游动和水体监测等功能。
控制方式上，仿生鱼上安装红外光电开关等传感器，搭载32通道舵机控制器，蓝牙信号控制舵机，可实现仿生鱼在水中的受控游动，根据视频传输实时画面来控制，以适应复杂的使用环境，加强其可靠性程度。
机体中部设置主控板及电源，背部设置充电接口，尾部设置三枚舵机来实现机体的驱动动力来源，机体两侧的鱼鳍控制机体的上浮下沉，背部鱼鳍由舵机控制机体的运动趋势方向，头部及腹部配置多功能模块搭载平台，以根据不同需求搭载不同模块。
本仿生鱼上承载无线数据传输装置等，可实现图像拍摄、采集，将收集到的数据信号传输到中央处理设备并做出避障等动作，以及检测水体质量等功能。
二、硬件系统（一）测距模块机器仿生鱼头部壳载有模块化云台，搭载测距模块[1]，测距模块主要包括：电源电路、超声波发射单元、超声波接收单元、声音报警单元、单片机最小系统等。
（二）蓝牙控制模块蓝牙控制模块包括（如图1所示）：电源电路、继电器、单片机最小系统等。
蓝牙模块搜索蓝牙地址并连接，单片机最小系统接收到信号后控制主机的舵机控制板，控制板调取相应的指令库文件，执行相应的动作组，从而控制机身的运动。
（三）遥控单元遥控单元由控制电路、操纵器、无线数字传输单元和遥控接收机组成[2]。
操纵器采取按键识别，将每个按键对应的遥控指令转换成编码信号，并通过单片机的串口发出。
无线数字传输单元主要完成指令编码信号的调频和高频功率放大，然后由发射天线对编码信号进行发送。
仿生机器鱼运动控制算法设计及性能评估
仿生机器鱼运动控制算法设计及性能评估随着科技的不断发展，仿生机器鱼作为一种模拟真实鱼类行为的智能机器人得到了广泛的关注与研究。
仿生机器鱼具备了真实鱼类的机械结构和运动特征，能够在水中自由地游动、转向和操纵，具备了一定的灵活性和适应性。
在这篇文章中，我将着重探讨仿生机器鱼运动控制算法的设计和性能评估。
首先，我们需要考虑的是仿生机器鱼的运动控制算法的设计。
仿生机器鱼的运动控制算法需要模拟真实鱼类的运动方式，并具备自主的决策能力，以实现在水中灵活自如的运动。
为了实现这一目标，可以考虑以下几个关键因素：1. 运动模式选择：仿生机器鱼可以采用鱼类行为学中已有的运动模式，如直线游动、转向、盘旋等。
选择合适的运动模式可以使机器鱼更加适应不同的环境和任务需求。
2. 运动轨迹规划：仿生机器鱼需要通过计算和规划来确定运动轨迹，以实现预设的任务目标。
可以采用轨迹规划算法来生成运动轨迹，如最优路径规划、遗传算法等。
3. 运动控制策略：仿生机器鱼需要根据环境信息和任务目标来选择合适的运动控制策略，以实现良好的运动性能。
可以采用自适应控制、反馈控制等方法来实现运动控制策略。
4. 感知与感知处理：仿生机器鱼需要通过传感器来感知环境信息，并通过感知处理技术来提取和处理有效的信息。
可以采用视觉传感器、压力传感器等来感知水中的障碍物、水流等信息。
5. 控制器设计：仿生机器鱼的控制器设计需要考虑到运动特性、动力学模型和控制算法的综合因素。
可以采用模糊控制、神经网络控制等方法来设计控制器，以实现精确的运动控制。
在设计完成仿生机器鱼的运动控制算法之后，我们需要对其性能进行评估。
性能评估是评估算法的有效性和可行性的过程，可以通过以下几个方面进行评估：1. 运动准确性：评估仿生机器鱼的运动控制算法在执行各种任务时的准确性。
可以通过比较仿真结果和实际测试结果来评估运动的准确性。
2. 运动稳定性：评估仿生机器鱼在不同环境下的运动稳定性。
可以通过检测机器鱼的姿态、速度等参数来评估运动的稳定性。
仿生机器鱼的设计与控制方法研究
仿生机器鱼的设计与控制方法研究摘要：仿生机器鱼是一种模仿鱼类运动方式和外形结构的智能机器人。
它具有良好的机动性和适应性，可应用于水下探索、水环境监测和救援等领域。
本文对仿生机器鱼的设计与控制方法进行了研究，包括机器鱼的结构参数选择、运动模型建立和控制策略设计。
1. 引言随着工业技术的不断进步和人类对水下领域的不断探索，仿生机器鱼作为一种新型的智能机器人逐渐受到关注。
仿生机器鱼以其类似鱼类的流线型外形和灵活的运动方式，能够在水下环境中进行高效的工作，具有广阔的应用前景。
2. 仿生机器鱼的结构设计2.1 外形结构仿生机器鱼的外形结构应该模仿真实鱼类的形态，以获得更好的机动性和适应性。
在设计时需要考虑鱼类生物学特征，并结合目标任务进行适当的优化。
常见的仿生机器鱼结构包括鱼头、鱼身和鱼尾三个部分，并且通常采用模块化设计，以方便维修和升级。
2.2 材料选择仿生机器鱼的材料选择需要具备一定的强度和柔韧性，能够承受水下环境的压力和扭曲。
一般采用水下耐腐蚀的材料，并根据需要进行防水处理和密封设计。
3. 仿生机器鱼的运动模型仿生机器鱼的运动模型是对其运动原理进行数学建模，以实现运动控制和路径规划等功能。
模型建立的关键在于准确描述仿生机器鱼的运动机制，并考虑水流、水压和机器鱼的物理特性等因素。
4. 仿生机器鱼的控制方法4.1 基于自主学习的控制方法基于自主学习的控制方法利用机器学习算法，通过对仿生机器鱼进行训练和学习，提高其感知和决策能力。
这种方法可以实现适应性控制，使机器鱼能够在不同环境下自主调整运动策略。
4.2 基于反馈控制的控制方法基于反馈控制的方法通过传感器获取机器鱼的状态信息，并根据设定的控制策略进行调整。
这种方法需要建立准确的控制模型，并进行实时的状态反馈和控制计算。
5. 仿生机器鱼的应用领域仿生机器鱼可以应用于水下探索、水环境监测和救援等领域。
在水下探索中，仿生机器鱼可以携带传感器进行海底地质勘测和海洋生物观察；在水环境监测中，仿生机器鱼可以监测水质、测量水流速度等参数；在救援领域，仿生机器鱼可以进行水下搜救和救援行动，提高救援效率。
仿生机器鱼设计
结果展示与性能评估
结果展示
将实验结果以图表、图像等形式进行可视化展示，直观地反映仿 生机器鱼的性能表现。
性能评估
根据实验结果和性能评估标准，对仿生机器鱼的性能进行综合评价 ，包括游动速度、转向灵活性、续航能力等方面。
结果讨论
对实验结果进行讨论和分析，探讨仿生机器鱼设计的优缺点及改进 方向，为后续的优化设计提供参考。
开发高效水下机器人
仿生机器鱼可以模仿真实鱼类的游动方式，具有高效、灵 活和隐蔽性强的特点，有望在水下探测、海洋资源开发和 军事侦察等领域发挥重要作用。
促进多学科交叉融合
仿生机器鱼涉及生物学、机械工程、控制科学与工程等多 个学科领域，其研究有助于推动相关学科的交叉融合与发 展。
仿生机器鱼的应用领域
水下探测与海洋资源开发
04
仿生机器鱼的控制系统设计
传感器类型选择及布局规划
传感器类型
01
根据仿生机器鱼的需求，选择包括压力传感器、加速度计、陀
螺仪、深度传感器等在内的多种传感器。
布局规划
02
将传感器合理分布在机器鱼的各个部位，以便准确感知周围环
境信息和机器鱼自身状态。
数据处理
03
设计高效的数据处理算法，对传感器采集的数据进行实时处理
和分析，为控制算法提供准确可靠的输入。
控制算法研究与实现
控制算法研究
针对仿生机器鱼的运动特点，研究适用的控制算法，如PID控制 、模糊控制、神经网络控制到仿生机器鱼的控制系统中，实现 对机器鱼运动的精确控制。
参数优化
通过实验和仿真等手段，对控制算法参数进行优化调整，提高控 制效果和机器鱼的运动性能。
仿生机器鱼设计
汇报人：XX 2024-01-23
仿生鱼机器人设计说明书
仿生鱼机器人设计说明书目录第一章绪论 (3)1.1目的及意义 (4)1.2研究现状 (4)1.3本文的主要工作 (4)第二章概述 (5)2.1 整体构思 (5)2.2 仿生依据 (5)第三章机械结构设计 (7)3.1机械设计思路及建模 (7)3.2创新点 (8)3.3 零件明细 (9)第四章仿真分析 (10)第五章电路设计 (12)第六章控制系统 (13)第七章总结 (17)7.1优势及创新点 (17)7.2主要关键技术 (17)7.3 应用前景与趋势 (18)7.4 不足与改进 (18)仿生鱼机器人设计说明书第一章绪论1.1目的及意义21世纪是海洋的世纪，占全球 71%面积的海洋将是下一个世纪，也是未来人类赖以生存的资源海洋，对于人类的发展和社会的进步将起到至关重要的作用。
在民用上，海洋蕴藏着丰富的矿物资源、海洋生物资源和能源，是人类社会可持续发展的重要财富。
因此，对于海洋的开发和争夺成了很多发达国家的战略重点，而且愈演愈烈。
在各种海洋技术中，作为用在一般潜水技术不可能到达的深度或区域进行综合考察和研究并能完成多种作业使命的水下机器人使海洋开发进入了新时代。
随之“蓝色经济”越来越成为各沿海地区经济发展的“正能量”，大规模的开发探测和利于海洋资源，已经成为我们 21 世纪要面对和必须解决的现实问题。
另外，军事方面对其需求也日益增加，为了适应这种需求，研究和开发潜水器和水下机器人成为了极佳的选择。
鱼类经过长期的自然选择，具备非凡的游动能力，近年来随着仿生技术的进步，人类纷纷模仿自然界中鱼类的运动方式和运动器官，即各种各样的水下机器人。
世界上第一台水下机器人“Poodle”诞生于 1953 年。
近 20 年来，水下机器人有了很大的发展，它们既可军用又可民用。
到目前为止，全世界大约共建造了6000 多台各种各样的水下机器。
水下机器人有广泛的应用空间，民用和军用均可，不仅可以代替潜水员在深水长时间工作，降低工作风险，提高工作效率，而且还可以检测水污染状况，监测鱼类生长状况，探测海底火山活动状况;在军事方面，可以用于跟踪敌人的船舰和潜艇，捕获地方军事信息，也可以降低敌人对我军的探测几率，甚至可以携带炸药至敌人军舰处，炸毁敌方舰艇的动力系统，摧毁敌方舰队。
仿生机器鱼的设计与控制
仿生机器鱼的设计与控制第一章引言随着科技与工业的不断发展，生物仿生学逐渐成为了人们研究和开发的一个全新领域。
其中的仿生机器鱼是一种充满活力的智能机器人，它可以在水中像真正的鱼类一样自由自在的游动，成为了海洋工程、水下探测等领域的一种极具发展前景的智能装备。
本文将对仿生机器鱼的设计与控制进行深入研究。
第二章仿生机器鱼的设计2.1 仿生机器鱼的基本构造仿生机器鱼通常由几部分组成：尾鳍、背鳍、舵机、电池、控制板、水泵等。
其中，尾鳍是仿生机器鱼的关键部位，负责产生推进力，具有一定的弯曲和摆动能力。
背鳍是辅助产生稳定航行的结构，其摆动范围相对较小。
舵机主要用于控制尾鳍的运动，而控制板则负责接收指令并控制舵机、水泵等零部件的工作。
电池则为整个机器鱼提供能源。
2.2 仿生机器鱼材料的选择仿生机器鱼的材料选择对于其造型、机能以及寿命有着直接的影响。
欧洲研究人员曾使用电子芯片、橡胶及化学制品等材料制作出焊接的仿生鲟鱼，而美国的研究人员则在仿生鱼身上涂上柔软的电子皮肤，使其能够感受到水中的震动和水流的变化。
因此，正确选择材料将有利于提高仿生机器鱼的仿真度，从而增加其稳定性和寿命。
2.3 仿生机器鱼设计中的仿生原理仿生机器鱼的设计理论是以仿生学的生物学原理和机电工程学原理为基础的。
通过生物学原理对鱼类特点进行分析，如鱼类的外形结构、水下行动状态及其摆尾等，然后将这些特点结合机电工程学原理得出仿生机器鱼的设计方案。
第三章仿生机器鱼的控制3.1 仿生机器鱼的控制方法常见的仿生机器鱼控制方法有两种：一种是基于程序的控制，另一种是基于模拟神经网络的控制。
基于程序的控制是仿生机器鱼最基本的控制方式。
通过编写程序来实现仿生机器鱼的控制和运动。
而基于模拟神经网络的控制，则是采用类似于生物神经网络的结构来模拟仿生机器鱼的运动，以此来实现仿生机器鱼在水中的自主导航和智能控制。
3.2 仿生机器鱼控制的关键技术仿生机器鱼控制的关键技术包括控制算法、传感器、执行器、微型密码锁存器、模拟神经网络等。
仿生机械鱼设计课程总结
仿生机械鱼设计课程总结在仿生机械鱼设计课程中，我学到了很多关于仿生机械鱼设计的基本原理和技术。
通过这门课程，我对机械工程设计和仿生学有了更深入的了解，并有机会将这些知识应用到实际的设计中。
首先，课程涵盖了关于仿生学的基本理论和原理。
我们学习了生物学中的鱼类运动和生理学特征，以及如何将这些特征应用到机械鱼的设计中。
通过了解鱼类的运动方式和鱼类肌肉和鳍的结构，我们可以更好地理解仿生机械鱼的设计原理和工作原理。
其次，在课程中，我们学习了关于机械鱼的设计和制造的基本知识。
我们学会了使用CAD软件进行机械鱼的3D设计，并掌握了使用3D打印技术来制造机械鱼模型的方法。
在课程的实践环节中，我们有机会设计并制造自己的机械鱼，从原型设计到制作完成，这为我们提供了很好的实践机会。
此外，课程还让我们学习了一些关于机械鱼控制和智能化的知识。
我们学习了如何使用传感器来获取机械鱼的运动数据，并学会了使用控制算法来实现机械鱼的运动控制。
通过理论学习和实践操作，我们了解了控制系统的设计和调试方法，并能够将机械鱼控制技术应用到实际的仿生机械鱼设计中。
最后，在这门课程中，我还学到了团队合作和沟通的重要性。
课程设计了小组项目，要求我们与同学们合作进行机械鱼的设计和制造，并在最后的展示中展示我们的成果。
通过与团队成员的合作，我学会了如何有效地分工合作、沟通协调，并与他人合作解决问题。
这对于未来的工作和学习中将是非常有用的技能。
总之，仿生机械鱼设计课程使我对仿生学和机械设计有了更深入的了解，并获得了实践设计的机会。
通过课程学习，我掌握了机械鱼设计的基本原理和技术，并学会了使用CAD软件进行设计、制造3D打印模型，并了解了机械鱼控制和智能化技术。
课程还培养了我团队合作和沟通的能力。
总的来说，这门课程对我未来的学习和职业发展有着积极的影响。
仿生鱼计划报告
1.作品示意图2.所需材料舵机四个，连杆材料若干，泡沫材料，热熔胶头部采用刚性结构的塑料材料蓄电池6V,1.3AH单片机3.整体设计形状采用流线型。
使用铝合金制作的鱼骨架把三个舵机串联起来，鱼骨架支撑起套于舵机外面的橡胶鱼皮，构成机器鱼的鱼身这个三关节的驱动系统。
使用铝合金制作的连接件将鱼身通过螺纹连接的方式固定在在刚性鱼头上，鱼身的橡胶鱼皮使用热熔胶粘在鱼头上，便构成了机器鱼的整体结果。
简单易行，方便拆卸和组装。
弹性的尾部设计，用来存储惯性力所做的功。
采用弹性适中的伞骨支架作为尾部的主要构架。
质量集中在几乎不摆动的头部及腹部。
内以圆环状的钢丝为骨架，既保证了鱼体所要求的刚性，又有鱼尾摆动的柔韧性，同时主脊柱与肋环结构，使鱼成为一个整体空腔，便于安装其他模块，外覆防雨布封装，涂密封胶。
4.舵机的驱动:前进:通过舵机带动鱼身体波动,推动鱼体前进.转弯:当鱼游动尾摆到极限位置时尾部暂停，由于惯性鱼体仍然前进，鱼开始转弯。
5.程序控制模块a．产生3路PWM方波，分别控制3个级联舵机，形成正弦摆动波形，推动鱼向前游动。
b．接收无线接收电路给的3个高电平，同时送出此3路方波c．在鱼头两侧鱼眼处及在头前部的偏下侧安装了3个红外传感器，构成了一个探测左、前、右三个方向的传感器网络，让鱼具有自助避障的功能。
6.实际应用1．在运动机构上做了大胆的改进，可用于水文探测、生物观察、探险、地理勘测等领域。
机器鱼成本低廉，可应用于玩具、水族馆等娱乐行业。
2．仿鱼形设计，具有一定的隐蔽性，且噪音小。
在民用上，可用于帮助渔民捕鱼；军事上，它所具有的微金属含量的特点使其在侦察、扫雷、布雷等方面具有广阔的应用前景。
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控制系统：控制芯片采用贴片封装的 8 位 AVR 单 片 机 ATmege128 ， 其 内 含 128KB Flash、4KB EEPROM，产生6路PWM信号。 动力系统：采用 Futaba S3003 舵机，扭 矩达4.1Kg/cm，提供可靠的动力支持。 通讯系统：通讯模块采用双工无线通讯模 块, 可以通过通讯检测来确保信号收发的 正确性，还可以向上位机反馈机器鱼的内 部状态信息，提高机器鱼控制的可靠性。 电源系统：可充电镍氢电池。
仿生机器鱼
第八组：生技132沈彤彤
课题背景
仿生学基础
理论构架
实际成果
未来蓝图
仿生机器鱼
仿生机器鱼的研究意义
仿生机器鱼的分类 仿生机器鱼的发展趋势与展望
（1）驱动装置的优化 （2）运动机理的优化 （3）个体智能化发展 （4）群体仿生机器鱼的发展
仿生学基础
鱼类游动的物理原理
曲线方程：ybody(x,t)=(c1x+c2x2)sin(kx+wt)
ybody：鱼体的横向位移（背腹轴）； x:鱼体的轴向位移（头尾轴）； k:波长倍数（k=2π/λ , λ是鱼体波的波长）； c1：鱼体波波幅包络线的一次项系数； c2：鱼体波波幅包络线的二次项系数； w:鱼体书波频率频率（w+2πf=2π/T)
Thanks
摆动部分长度占身体总长的比例（R1）
摆动部位的简化关节数N 摆动部分各个关节之间的长度比l1:l2:l3……：lN 尾鳍形状 决定鱼体波的特征参数：
（1）鱼体波曲线方程ybody(x,t)=f(x,t) （2）身体各个部分的关节摆动幅度ybody你 （3）尾鳍的最大击水角
鱼类游动的运动学模型
鱼体的波曲线方程的改进
ybody(x,t)=[(c1x+c2x2)sin(k1+k2x)x+wt ]
机器鱼的机构参数优化
minf(X)=∑Si
机械结构示意图
机械结构示意图
机械结构介绍
机器鱼总体结构主要分为鱼头、鱼身、鱼尾三个 部分。
鱼头部分由控制电路板、电池、通讯模块、电源 开关和胸鳍构成，鱼头上预留了吹气孔、充电头 和天线 鱼身部分由三个摆动关节串联构成，每个关节均 由一个直流伺服电机驱动，模拟鱼体波曲线的运 动 鱼尾为新月型尾鳍
鱼类运动学模型的简化 鱼体波曲线的方程的改进 机器鱼的结构参数优化
鱼体运动学模型的简化
ybody(x,t)=(c1x+c2x2)sin(kx+2πi/M)
迭代逼近杆长系数 m 计算关节坐标对（xi,j,yi,j） 计算杆（lj）与鱼体主轴（x轴）的夹角γi，j 计算二维关节扭摆系数组Oscdata[M][N]
鱼类游动的物理原理
鱼类属于脊椎动物种群，其身体有很多跟脊 椎骨相互连接而成，采用尾鳍推进的鱼类在 游动时主要通过脊椎曲线的波动来产生推进 力。因此，大多数鱼类特别是鯵科鱼类的推 动机构可分为两部分：柔韧性和摆动的尾鳍。 其中柔性身体可看作是由一系列的铰链连接 而成的摆动连尾鳍可视为摆动的水翼。
鱼类与游动有关的物理参数
鱼类游动的运动学模型
研发背景
随着人类的发展，对资源的需求不断增加，陆地上 的资源日益紧缺，于是人类把目光投向海洋。20世 纪中期以来，随着科技的发展，机器人技术得以发 展并飞速进步。世界上许多国家都非常重视机器人 技术的研究，讲机器人作为一个重点研究项目并大 力发展。但当前水下机器人多采用传统的螺旋桨作 为推进器，其体积大、质量重、能耗高、综合效率 低、可靠性差、瞬间响应有滞后的现象、运动灵活 性能差，并且伴有较大的噪声和尾涡。螺旋桨效率 低也是水下机器人能源瓶颈的主要原因之一。螺旋 桨推进器的这些缺点不利于具有大范围转与能力和 高机动性的水下机器人。为了克服螺旋桨推进器的 这些缺陷，适应未来水下机器人技术发挥在那的要 求，人们在开发新能源的同时，也在积极寻找性能 更加优良的新型推进方式。