仿鱼机器人的运动仿真
多关节鱼形机器的设计
摘要根据水下鱼形机器人的设计方案进行仿真，分析运动规律及校核机构。
利用UG中三维建模、运动仿真及设计仿真等模块，对已经设计好的机器鱼进行系统仿真，并比较输出数值和计算数值的关系，从而完善设计过程。
主要对机器鱼的四个部分进行分析，分别是驱动机构、沉浮机构、转向机构、充电机构。
其中，驱动机构由尾部摆动机构实现，鱼身后半部和鱼尾的两节做有相位差的摆动，通过摆动来击打水从而推动鱼身前进。
沉浮功能由鱼身前半部分的侧鳍通过转动一定角度来实现的。
转向功能，由鱼身前半部分的鳍通过转动一定的角度来实现的，鳍与鱼身竖直方向的夹角的改变使其受到水的推动力的向左或者向右的分力，从而使鱼身可以绕其重心进行旋转。
外形设计是根据金枪鱼的外形进行多次拟合而归纳而成的。
最终对整个机器鱼进行配重，使重力中心和浮力中心在一条直线上，保证机器鱼能在水中平稳正常运动，同时控制模块中植入远程通信功能。
关键词：水下鱼形机器人；运动仿真；远程通信ABSTRACTAccording to the underwater fish-shaped robot to simulate the design, analysis and verification body movement. UG in the use of three-dimensional modeling, motion simulation and design of simulation modules, the fish have been designed machine system simulation, and compare the output value and the numerical calculation, in order to improve the design process. The main fish-machine analysis of four parts, namely the drive mechanism, ups and downs mechanism, steering, charging mechanism. Among them, the drive mechanism from the rear swing institutions, fish and fish tail behind the first half there are two of the swing phase, through the swing to hit the water in order to promote the fish forward. Rise and Fall of the functional from the first half of the fish lateral fins rotate through a certain angle to achieve. Shift function, by the fish through the latter part of the pelvic rotation to achieve a certain point of view, the ventral fin fish vertical with the angle between the direction of change to be the driving force of water to the left or the right of the play, so that fish can rotate around its center of gravity. Design is based on the shape of tuna and summarized a number of fitting together. Eventually the whole fish weight machines, so that center of gravity and buoyancy in a straight line, the fish can assure a smooth and normal movement in the water. Control to transplant long range correspondence in the mold piece function in the meantime.Keywords: Fish-shaped underwater robot; motion simulation; c ommunication目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1引言 (1)1.2水下鱼形机器人技术的基本概念 (1)1.2.1 鱼类游动方式的分类 (1)1.2.2 仿鱼鳍机器鱼的特点 (2)1.3仿生机器鱼研究概况 (2)1.4目前研究热点及未来发展方向 (5)1.5本课题研究内容 (5)第2章UG中运动仿真和有限元分析模块功能介绍 (7)2.1运动仿真介绍 (7)2.1.1 运动仿真模块 (7)2.1.2 运动仿真模块能执行何种类型分析 (7)2.1.3 如何创建运动仿真 (7)2.1.4 运动仿真的机构运动方式 (7)第3章水下鱼形机器人机构确定 (9)3.1沉浮机构的确定 (9)3.2转向机构的确定 (13)3.3舵机选择 (13)3.4整体结构位置设计及外形确定 (14)3.4.1 整体结构尺寸确定 (14)3.4.2 外形结构尺寸确定 (15)第4章基于UG的鱼形机器人的运动仿真 ............................................. 错误！未定义书签。
仿生机器鱼玩具的机构设计_仿真与实现
４ ） 设计结果：结构、运动、控制数据等。
３． 仿生机器鱼的运动仿真
图 ５（ａ）给出了一个基于鲹科鱼类设计的摆动 轮廓图。此设计方案中，关节数 ｎ＝４，摆动部占身 长比例 ｒ＝０．６，波长倍数 ０．６ ，各关节长度比例 为 １：０．９３：０．７６：０．６１，摆动的曲线方程为：ｙｂｏｄｙ＝ ［０．０５ｘ＋０．０９ｘ２］［ｓｉｎ（０．５ｘ）］，周期采样数 ｍ＝１８。 其仿真游动效果见图 ５（ｂ）。
成的包络区域的面积，ｍ 情况，存在等式约束与
不等式约束，我们选择混合罚函数法来进行参 数优化。
惩罚函数法通过构造惩罚函数把有约束优化 问题转换为无约束优化问题，采用坐标轮换等方 法实现对无约束优化问题的求解，实现对有约束 问题的参数优化。通过对关节结构尺寸的优化， 得到按照波动方程ｙｂｏｄｙ（ｘ，ｔ）进行游动的仿生机器 鱼的最优一组结构尺寸参数。
参数。 ３．５ 设计实现 鱼类身体的摆动大体按照式（１）所表示的波
动 方 程 进 行 摆 动 ，由 于 机 器 鱼 是 由 多 个 僵 硬 的 连 杆 铰 接 组 成 ，为 实 现 波 动 运 动 ，每 个 关 节 点 必 须 在 理 论 曲 线 上 。关 节 点 对 理 论 曲 线 的 匹 配 过程如图 ３。当前关节与前一关节的延长线在 连接处产生一个夹角，骨架的运动就是在驱 动电机带动下，通过改变夹角的值来产生运 动。
２． 仿生机器鱼的设计思想
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。
仿生鱼鳍单元设计及运动仿真分析
仿生鱼鳍单元设计及运动仿真分析何建慧;章永华【摘要】Based on motor-cam-slider-crank mechanism,a biomimetic fish fin unit was developed.Then,the kinematics of biomimetic fish fin unit was analyzed,the relationship between cam and fin ray was also established.In combination with Adams simulation software,the change of angular displacement,angular velocity and angle acceleration of fin ray was presented under different cam angular velocities of π/6 rad·s-1 and 2π/3 rad·s-1.The results indicate that:the curves of angular displacement,angular velocity and angle acceleration with time present the same undulating rule with equal frequency.However,the ray angular acceleration time curve presents small asymmetry relative to the zero line.Moreover,the frequency and the amplitude of angular displacement,angular velocity and angle acceleration increase with the increase of motor rotation velocity.This motion characteristics coincide with the motion law of biological fins.The development of current biomimetic fish fin unit provides a reference for the further research on bio-propulsor.%利用电机-凸轮-滑块-曲柄机构,设计了一款仿生鱼鳍单元.对仿生鱼鳍单元的运动学进行分析,建立了凸轮运动参数与鳍条运动参数之间的关系.结合Adams仿真软件,分析凸轮角速度分别为π/6和2π/3 rad·s-1时鳍条运动角位移、角速度和角加速度随时间的变化.结果显示:鳍条角位移、角速度和角加速度曲线均呈现等频率波动规律,但鳍条角加速度时间曲线相对零位呈现小幅度的不对称性;随着电机转速增加,鳍条角位移、角速度和角加速度的变化频率增大,幅值也随之增大.上述运动特征与生物鱼鳍的运动规律相符,该仿生鱼鳍单元结构设计为进一步研制仿生鳍推进器提供参考.【期刊名称】《系统仿真技术》【年(卷),期】2017(013)002【总页数】5页(P170-174)【关键词】仿生鱼鳍;鳍条;凸轮;曲柄-滑块机构【作者】何建慧;章永华【作者单位】台州职业技术学院机电工程学院,浙江台州 318000;台州职业技术学院机电工程学院,浙江台州 318000【正文语种】中文【中图分类】TP242.6鱼类因非凡的运动能力使其能够在复杂的水下环境中生存[1],这一点引起了研究人员广泛的关注,并于近二十年内开发了大量的仿生机器鱼推进器。
机器鳄鱼运动的仿生步态规划方法
机器鳄鱼运动的仿生步态规划方法
黄可凡;贾文祯;韩路路;蒋建平
【期刊名称】《机械科学与技术》
【年(卷),期】2024(43)4
【摘要】模仿真实动物的运动步态是仿生机器人步态规划研究的一个重点。
针对一种新型仿生机器鳄鱼的步态规划问题,采用动作捕捉技术获取了真实鳄鱼的运动步态。
在此基础上,利用高斯牛顿法求解出机器鳄鱼的腿部关节角度,拟合得到与真实步态轨迹相似性较好的仿生步态,并分析了机器鳄鱼在该步态下的运动稳定性。
虚拟样机的运动仿真实验结果表明:机器鳄鱼能用与真实鳄鱼相似的步态,以0.3
m/s的速度向前爬行,且具备较高的稳定性。
【总页数】7页(P566-572)
【作者】黄可凡;贾文祯;韩路路;蒋建平
【作者单位】中山大学航空航天学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.基于足端轨迹的仿生四足机器人运动学分析与步态规划
2.一种仿人机器人斜坡运动步态规划方法
3.气动柔性关节仿生六足机器人步态规划与运动性能研究
4.仿生机器人运动步态控制:强化学习方法综述
5.仿生机器鱼步态控制及闭环运动控制方法综述
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
仿生学在机器人技术研究中的应用案例分析
仿生学在机器人技术研究中的应用案例分析人工智能和机器人技术的发展已经取得了重大突破，仿生学正逐渐成为机器人技术研究的重要方向之一。
仿生学是通过模仿生物体的结构和功能，将其应用于机器人设计和开发中。
本文将以1800字左右的篇幅，通过案例分析，探讨仿生学在机器人技术研究中的应用。
案例一：鸟类仿生机器人鸟类仿生机器人是一种通过模仿鸟类的飞行姿态和机械结构，设计和制造的机器人。
这种仿生机器人可以实现像真实鸟类一样的飞行表现和机动能力。
通过对鸟类翅膀的结构和运动方式的研究，科学家们设计出了一种类似鸟翼的机械结构，使得仿生机器人可以更加灵活地飞行和机动。
仿生学在鸟类仿生机器人的研究中被广泛应用，如仿鸟翼结构的设计、鸟类飞行姿态的模拟等。
这一技术的应用不仅能够提高机器人飞行效率，还可以应用于无人侦察、空中测绘等领域，具有重要的应用价值。
案例二：鱼类仿生机器人鱼类仿生机器人是一种通过模仿鱼类的游泳姿态和结构，设计和制造的机器人。
仿生学在鱼类仿生机器人的研究中发挥了重要作用，能够帮助科学家们理解鱼类在水中的游泳方式和动作机理。
通过仿生学的方法，科学家们设计出了类似鱼类的鳍和尾巴结构，使得仿生机器人可以像真实鱼类一样游动。
这种仿生机器人不仅在水下探测和水生生物学研究中具有重要应用，还可以用于海底考古、水下作业等领域。
案例三：昆虫仿生机器人昆虫仿生机器人是一种通过模仿昆虫的结构和行为，设计和制造的机器人。
昆虫在细小环境中具有出色的适应能力和行动能力，利用仿生学的方法，科学家们可以借鉴昆虫的结构和行为特点，设计制造更加灵活和具有敏捷性的机器人。
通过仿真昆虫的感知机构、运动机制和智能行为，科学家们开发出了一系列昆虫仿生机器人，如模拟蚂蚁的行为模式的聚集式探索机器人、模仿蜜蜂的轨迹搜索算法的飞行器等。
这些仿生机器人在农业、环境监测、救援等领域有着广泛的应用前景。
案例四：植物仿生机器人植物仿生机器人是一种通过模仿植物的结构和生长机制，设计和制造的机器人。
仿生学及其在机器人控制领域应用案例剖析
仿生学及其在机器人控制领域应用案例剖析近年来，随着科技的快速发展和人工智能的兴起，机器人控制领域逐渐成为研究和技术创新的焦点之一。
而在机器人控制领域中，仿生学被广泛应用，为机器人的设计和控制提供了新的灵感和思路。
本文将通过剖析两个应用案例来探讨仿生学在机器人控制领域的具体应用。
案例一：鱼类仿生机器人的设计与控制鱼类拥有出色的水动力学性能，其高度灵活的运动能力和高效的推进方式成为仿生学研究的热点之一。
海洋生物中的鱼类运动方式受到广泛的模仿和研究，以期将其运动形态和技术应用于机器人控制领域。
研究人员通过分析鱼类的运动方式和骨骼结构，设计出一种仿鱼类运动的水下机器人。
该机器人结合了机械控制、水动力学和控制算法等多种技术，能够高度灵活地在水下进行运动。
机器人的鱼类仿生设计包括了鱼鳍、尾鳍和身体的形状和结构，使其能够在水中具有类似鱼类的运动能力和稳定性。
在机器人控制方面，研究人员通过传感器获取机器人在水中的运动和环境信息，并通过控制算法进行数据处理和运动控制。
通过仿真实验和实际测试，研究人员验证了仿生机器人的水动力学性能和运动效果。
仿生机器人在水下进行各种任务，如水下勘探、海底维修等，展现了其在机器人控制领域中的广泛应用前景。
案例二：昆虫仿生机器人的设计与控制昆虫拥有令人叹为观止的机械结构和感知能力，其高度适应各种复杂环境的特点成为仿生学研究中的重要对象。
昆虫仿生机器人的设计与控制将昆虫的解剖结构和行为特征与机械工程相结合，为机器人的运动和感知提供了新的思路。
研究人员通过分析昆虫的外形结构和运动方式，设计出一种仿生昆虫机器人。
该机器人模仿了昆虫的身体革检、触觉和视觉感知等特性，并通过传感器和控制系统实现对机器人的控制。
仿生机器人能够模拟昆虫的行走、飞行和感知动作，具备昆虫在不同环境中的适应能力。
在机器人控制方面，研究人员通过跟踪昆虫的运动和感知行为，开发出一种适应机器人的控制算法。
通过对机器人的实时运动和环境感知进行控制，仿生机器人能够自主完成多种任务，如环境监测、信息收集等。
仿生鳐鱼水下机器人的设计与仿真分析
渊1冤
机械制造 56 卷 第 649 期
圆园18 辕 9 45
研 究·开 发
银图 1 鳐鱼运动简图
将式渊1冤展开袁并按照等式两边实部与虚部分别相
等的原则袁可得到院
lCA+lABcos 渍=lCBcos 兹
渊2冤
lABsin 渍=lCBsin 兹
渊3冤
由式渊2冤尧式渊3冤可得到院
tan
兹=
lABsin 渍 lCA+lABcos
achieve regular fluctuations袁 thus the feasibility of the bionic skate underwater robot is verified.
Key Words院 Underwater Robot Skate Design Computer
1 设计背景
地实现模仿鳐鱼的游动形态袁但游动速度比较慢遥 Evo Logics 公司咱9暂以人造肌肉技术研制了一款仿鳐鱼机器 人袁用气动肌腱的驱动模式袁能够实现较好的运动遥
目前袁国内外在鳐鱼的运动学研究咱10暂方面已经有 了一定成果袁笔者设计了一款仿生鳐鱼水下机器人袁建 立其结构与运动学模型袁并在此基础上进行运动仿真遥
渍
渊4冤
对式渊4冤进行求导袁可得到院
d兹 dt
=
棕AB咱浊cos渊棕ABt冤+1暂 浊2+2浊cos渊棕ABt冤+1
渊5冤
式中院浊=
lCA lAB
曰棕AB 为 A B 杆的角速度遥
从图 2 及式渊5冤可以得到院当 BC 杆运动到上下极
限位时袁速度最小袁机构的传动效率最高曰当 BC 杆运
动到中间位置时袁速度最大袁传动效率最低遥
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。