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文档简介

1 水下机器人结构设计 一 每周总结 2 一 鱼类在水中推进模式的分类 关于鱼类推进模式较为权威的分类是根据鱼类推进器官的不同分为身体 尾鳍推进模式 bodyand orcaudalfin BCF 和中央鳍 对鳍推进模式 medianand orpairfin MPF 两大类 身体 尾鳍推进模式 BCF模式 主要是借助身体波动运动或尾鳍摆动运动产生推进力 包括鳗鲡模式 鲹科模式 鲔科模式及箱鲀科模式等 如图 a 所示 3 中央鳍 对鳍推进模式 MPF模式 主要是借助尾鳍以外的其它鳍的运动产生推进力 根据鳍运动方式的不同 MPF模式又分为摆动鳍方式和波动鳍方式 采用摆动鳍推进模式的鱼类包括头鱼科和鲀科等 采用波动鳍推进模式的鱼类包括鳐科刺鲀科弓鳍目 裸背鳗属和鳞鲀科等 如图 b 所示 一 鱼类在水中推进模式的分类 4 身体 尾鳍推进模式 BCF模式 普遍被认为优于其它推进模式 尤其是鲔科模式被认为是迄今水生环境演化的最有效的推进模式 从加速性 巡航性和操纵性等方面来衡量推进性能 各种推进模式总会在某些方面表现出优异的性能 而在其它方面性能欠佳 例如BCF模式中的鲹科模式和鲔科模式虽然在平静水中高速游动时性能优越 但在低速游动 转弯机动 迅速加速及紊流环境下的状态保持等情况下则尤其低效 中央鳍 对鳍推进模式 MPF模式 中的波动鳍推进模式通常被许多鱼类用于辅助推进 如机动性与稳定性控制等 但它也能够产生足够的推力从而作为稳态巡游的唯一推进方式 尽管波动鳍推进模式在高速推进中略逊一筹 但它集较高的推进效率 优良的机动性及稳定性于一体 不仅适于远程航行推进 而且在低速条件下具有灵活机动与抗扰动能力强等特点 二 两种不同推进方式的优缺点 5 三 几种典型的AUV结构 装备四个对称布置的扑翼推进装置 每个推进装置由两个直流电机带动扑翼做两自由度的正弦摆动从而实现扑翼的划水动作 MIT海洋工程系研制的FlappingfoilAUV 采用仿生柔性长鳍结构与功能仿生波动鳍作为推进器 仿生波动鳍由柔性鳍面和波动致动机构两部分构成 国防科技大学研制的仿生水下机器人模型 6 三 几种典型的AUV结构 游动时 利用六个单自由度震动鳍拍动控制自身速度和姿态 每个振动鳍单独控制 可以实现纵荡 升沉 纵摇 横摇和首摇 麦吉尔大学等联合研制的两起机器人AQUA 装备四个对称布置的鳍 每个鳍有两个自由度 分别由两个舵机驱动 各个鳍可以灵活调整推进方向 能够灵活的完成上浮 下潜 翻滚和盘旋等动作 Nekton公司的机器龟 7 采用三个喷口分布在两个侧翼及尾部 在水平面上呈三角形布置 可以完成水下机器人所需要实现的各种自由度的运动 国防科大研制 三 几种典型的AUV结构 配备四个大功率无刷推进器 两个用于AUV的升降控制 两个用于AUV的前后推进控制
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