文档包括:
说明书一份。40页。13400字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
计划周记进度检查表一份。
UG图一份。
图纸共7张，如下所示
A0-总装配图.dwg
A1-方向控制模块部装图.dwg
A2-电源盒部件图.dwg
A3-电机盒.dwg
A3-电机盒端盖.dwg
A3-舵机盒.dwg
A3-舵机盒端盖.dwg
毕 业 设 计论 文 任 务 书
一、题目及专题：
1、题目 多关节鱼形机器人的设计
2、专题
二、课题来源及选题依据
随着人类的发展，对资源的需求不断增加。陆上资源的日益紧缺，让我们把目光投向海洋。21世纪是海洋开发的世纪，水下机器人在海洋环境研究、海洋资源探测和开发等民用领域和海洋军事方面具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值，吸引了人们更多的注意力。利用仿生学原理，开发类似海豚或金枪鱼的操纵与推进技术是一个很有前途的研究方向之一。
上世纪三十年代起，人类开始对鱼类游动进行观察，提出了大量关于鱼类游动机理的解释。近年来，随着人类对鱼类游动机理了解的加深，同时伴随着仿生学、流体力学、机器人学的进步，计算机、传感器和智能控制技术的快速发展，以及新型材料的不断涌现，对仿生水下机器人技术的研究达到了一个新的顶峰，涌现了大量基于鱼类游动机理的仿生水下机器人。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
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。
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
ABSTRACT
According 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; communication
目 录
摘 要 III
ABSTRACT IV
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 8
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 16
4.1沉浮机构运动仿真 17
4.1.1 计算 17
4.1.2 三维建模 17
4.13 最终结果分析 18
4.2 转向机构的运动仿真 20
4.2.1 计算 20
4.2.2 三维模型 20
4.2.3 最终结果分析 20
第5章 鱼形机器人远程通信 23
5.1 通信模块的选用 23
5.2 具体实现 23
5.2.1系统总体设计 23
5.2.2 模块设计 23
5.2.3软件设计 24
第6章 基于UG的鱼形机器人动力学分析 26
6.1 机器鱼浮力中心和重力中心的估算 26
6.2 基于UG的机器鱼浮力中心和重力中心计算 28
6.2.1 浮力计算 28
6.2.2 重力计算 28
第7章 结论与展望 30
7.1 结论 30
7.2 不足之处及未来展望 30
参考文献 31
课题来源
水下机器人在海洋环境研究、海洋资源探测和开发等民用领域和海洋军事方面具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值。
科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）
随着人类的发展，对资源的需求不断增加。陆上资源的日益紧缺，让我们把目光投向海洋。21世纪是海洋开发的世纪，水下机器人在海洋环境研究、海洋资源探测和开发等民用领域和海洋军事方面具有广阔的应用前景和巨大的潜在价值，吸引了人们更多的注意力。利用仿生学原理，开发类似海豚或金枪鱼的操纵与推进技术是一个很有前途的研究方向之一。
上世纪三十年代起，人类开始对鱼类游动进行观察，提出了大量关于鱼类游动机理的解释。近年来，随着人类对鱼类游动机理了解的加深，同时伴随着仿生学、流体力学、机器人学的进步，计算机、传感器和智能控制技术的快速发展，以及新型材料的不断涌现，对仿生水下机器人技术的研究达到了一个新的顶峰，涌现了大量基于鱼类游动机理的仿生水下机器人。
研究内容
1.鱼的外形设计，本设计是以金枪鱼为模型，要尽量达到其仿真效果
2.鱼体内部各部分的位置安排，保证机器鱼在水里能平稳游动
3.控制部分的设计，达到每秒钟鱼尾摆动 4次的频率
4.计算部分，包括浮力中心和重力中心的计算，推进力和阻力的计算，各个翻转力矩的计算。
拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
（1）实验方案
对机器人进行整体设计，拟定其传动部分的结构、转速等，使其能够半自动的进行运转。
（2）研究方法
① 用ＣＡＤ进行二维画图，对机器人结构有个全面的了解。
② 对机器人的传动部分进行计算与结构设计，使其提供合适的动力。
研究计划及预期成果
研究计划：
2012年10月12日-2012年12月31日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，完成毕业设计开题报告书。
2013年1月1日-2013年1月27日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。
2013年1月28日-2013年3月3日：毕业实习。
2013年3月4日-2013年3月31日：机器人传动系统计算和总体结构设计。
2013年4月1日-2013年4月14日：传动体设计。
2013年4月15日-2013年4月28日：零件图及三维画图设计。
2013年4月29日-2013年5月21日：毕业论文撰写和修改工作。
预期成果：
达到预期的毕业设计要求，设计出的鱼形机器人机器人可以快速平稳的进行游动，并且传动简单紧凑、满足工作要求。
特色或创新之处
与传统的螺旋桨推进器相比仿鱼鳍推进器具有如下特点:
(1)能源利用率高，初步试验表明，采用仿鱼鳍水下推进器比常规推进器的效率可提高30-100%。从长远看，仿鱼鳍的水下推进器可以大大节省能量，提高能源的利用率，从而延长水下作业时间。
(2)使流体性能更加完善，鱼类尾鳍摆动产生的尾流具有推进作用，可使其具有更加理想的流体力学性能。
(3)提高水下运动装置的机动性能，采用仿鱼鳍水下推进器可提高运动装置的启动、加速和转向性能。
(4)可减低噪声和保护环境，仿鱼鳍推进器运行时的噪声比螺旋桨运行时的噪声要低的多，不易被对方声纳发现和识别，有利于突防，具有重要的军事价值。
(5)实现了推进器与舵的统一，仿鱼鳍推进器的应用将改变目前螺旋桨推进器与舵机系统分开，功能单一，结构庞大，机构复杂的情况，实现浆一舵功能和二为一，从而可精简结构和系统，简化制造工艺，并降低成本和造价，具有重大的现实意义和使用价值。
(6)可采用多种驭动方式，对于应用于船舶、游艇等方面的仿鱼鳍推进器可采用机械驱动，也可采用液压驱动和气压驱动，以及混合驱动方式:对于小型水下运动装置，可采用形状记忆合金、人造合成肌肉以及压电瓷等多种驱动元件。
已具备的条件和尚需解决的问题
① 设计方案思路已经明确，已经具备机械设计能力和机器人设计方案。
② 进行结构设计的能力尚需加强
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