水下仿生机器鱼的设计与研究
“优秀设计”一等奖资助企业: 上海智能制造功能平台有限公司
企业导师: 邵鑫
指导教师: 陈根良
项目成员: 赵思蒙,刘嘉乐,秦川,赵显文
项目概述
海洋资源丰富,还有许多领域未曾探索,水下环境未知且复杂,探索开发难度大。技术落后导致开发时产生严重污染和环境破坏。水下机器人技术是海洋资源开发利用的基础,其中仿生机器鱼便是水下机器人中重要的一类,是未来水下机器人发展的一个重要方向。本小组基于鲹科鱼的运动模式,设计了一款水下仿生机器鱼。通过弹性板和自主设计的驱动机构可以实现机器鱼的高度仿生运动。同时,借助胸鳍和重心调节机构,仿生机器鱼可以实现水下的姿态调整。
项目目标
本项目以鲹科鱼为放生对象,目标是通过弹性板变形运动来拟合现实中鱼类游动时鱼体的运动函数,并附加姿态调整功能。
为了达到高效的驱动,本项目还设计研发了一款集成化的驱动机构,该机构可以实现多幅值,多频率,多中心位置的摆动输出,优化了驱动效率。
完成的仿生鱼可以作为载体,搭载各类探测器进行水下勘探工作。
项目成果
研发了一套集成化的高效驱动装置,可以控制鱼尾实现不同幅值,不同频率,不同中心位置的摆动,实现了放生机器鱼加减速,转向的功能。
基于弹性板变形理论,根据实际鱼类的运动函数反解出了弹性板的设计尺寸和运动输入,这使得弹性板的变形运动和现实中鱼类的鱼尾摆动高度拟合。
仿生机器鱼在水下具有良好的密封性,且可以调整姿态实现翻转,俯仰等功能。
对鱼体进行了三维建模和流体体仿真,优化了实物样机的几何尺寸和运动模式。