【《机器鱼最小转弯半径探究的国内外文献综述》2200字】

机器鱼最小转弯半径研究的国内外文献综述1.1机器鱼最小转弯半径研究现状鱼，配合鱼鳍的运动，做出灵活的转向，但对于鱼机来说，使用尾鳍，转向会使鱼的结构和控制变得简单。2-2鱼转弯半径图此时，鱼机有三个主要转弯[6]：(1)尾鳍侧滚：这是最重要也是最基本的旋转方式，当鱼游动时，尾鳍只在身体的一侧滚动，这样你就可以以不同的半径和转速旋转。(2)惯性前转弯：与第一种方法相比，这种方法的转弯半径更小，机鱼先直线运动获得动能，然后尾鳍在惯性的作用下突然停止向前，身体处于完全弯曲的位置，在水动力的作用下旋转。(3)静态转弯：这样的转弯特性好，可以无初始行驶速度转弯。转弯半径是三者中最小的，但很难准确控制，需要足够高的扭矩输出。尾巴和液体，使鱼向相反的方向移动，突然快速摆动尾鳍。目前国内外对机器鱼转弯的研究很多。2002年，北航提出在中途巡航的机鱼第一个关节增加一个额外的角度，可惜这个方法不能在线实现，在此基础上，刘金东提出了一种转向角优化方法（𝑡）计算每一时刻的角度，通过两个控制级，然后使用控制电机，从而控制角速度，将鱼机四个关节的控制参数减少到8个，实现在线转弯控制。2005年，刘进东提出了C-turn模型做一个轻量级的小转弯这种方法允许在机器鱼坐标系中做一个小半径的转弯，但目前它不允许在在线模式下控制转弯的角度和角速率。传统的转弯半径MITVCUV仿真鱼的螺旋桨是身体长度的4到6倍，转弯半径研究所大约是体长的1倍，小型实验飞机是北游鱼，微型机器鱼的转弯半径可达体长的1/2[7]。影响机器鱼其机动性的重要因素之一就是转弯半径。在之前的研究中，从机械结构设计方面对于仿生机器鱼转弯半径进行优化设计的研究很少，大多数从流体力学角度进行模型分析。相比于之前研究思路，从机械结构设计角度进行研究，可以更好结合鱼类推进机制进行仿真分析。1.2大变形柔性铰链设计的研究柔性铰链的变形能力是柔性铰链应用的主要障碍之一，增加旋转角度的灵活性和适应性，扩大其范围以实现更大的角度变形具有重要的现实意义。在铰链方面，许多科学家正在尝试改善柔性铰链的变形。Treaseetal.[8]设计了一种具有高旋转变形和高剪切变形的柔性铰链。实现大变形最常见的方法是组合一系列柔性段。Fowleretal.[9]设计用于一般大变形、Flex-16（如图2-3所示）。图2-3Flex-16柔性铰链铰链由16个柔性段组成，以适应空间环境的复杂方式制造，以及相对简单的加工，能够承受90%的载荷°无塑性变形或固有旋转障碍。[10]作为合成的结果，获得了10个Q-LIFT环，它们比单独的单排单排单排单排梯形铰链环刚性更小并且在旋转过程中具有更大的变形。图2-4一种Q-LIFT铰链图2-4显示了一个由四个钢弹簧、等腰梯形铰链组成的Q-LIFT铰链。Dearden等[11]设计了一种圆柱形交叉簧片型柔性铰链（如图2-5），图2-5圆柱形叉簧片型柔性铰链该关节与空心圆柱形主轴配合，以确保关节的运动不会影响其他轴组件，尤其是显微外科器械。[12]开发了新的柔性平面作用接头，例如具有更高的轴比刚度的柔性接头，因此轴位移相对较小。刘承平等[13]设计了一种高精度转动型柔性铰链，建立了宽跨距柔性铰链的轴向位移和刚度模型，组合设计形成了一种轴向位移小、里程高的柔性铰链，在精度上较国外传统蝶形铰链具有明显优势。其他类型的基于钢弹簧的高挠度铰链、车轮型等。裴旭等[14]提出了两种伪刚体模型，可以用来分析铰链的旋转精度、应力特性等，这两种伪刚体模型在大变形情况下同样适用。在平面折展柔性铰链方面，邱丽芳等[15,16]带有梳子和S形柔性环的柔性接头（见图2-6），图2-6两种大变形平面折展柔性铰链推导出计算铰链等效刚度的理论公式并将其应用于检查曲柄滑块。两个铰链都能够在允许的材料应力范围内以较低的等效刚度提供显着的角位移。作为比较，针织梳状铰链具有等效刚度低，S形柔性铰链旋转精度高。邱立芳等人通过分析其失效原因，研制出三级柔性铰链，并将其应用于曲柄滑块，铰链连接三个柔性铰链此外，张某等人[17]设计了大变形空间柔性铰链，将柔性铰链LET与轮式柔性铰链连接，分别实现平面旋转和平面内旋转，释放空间移动。在大变形柔性铰链的建模方面，常用的建模方法包括链式梁约束模型、椭圆积542分法、伪刚体模型法等。链梁锚固模型广泛用于模拟梁的大变形，平均将一根柔性梁分成若干个变形模块，每个单元使用一个连接梁模型，具有模型简单、操作快捷、求解准确性。参考文献陈尔奎，喻俊志，王硕．仿生机器鱼研究的进展与分析[J]，控制理论与应用，2003，20（4）：485~491张戈．胸尾鳍协同推进水下仿生机器鱼运动控制研究[D].李宗刚，指导.甘肃：兰州交通大学,2018.王飞，王庆林,王震宇,等．仿生机器鱼巡游性能分析与实验[C]//2011年中国智能自动化会议.0.郭强．基于改进的A星算法和B样条函数的仿生机器鱼路径规划研究[D].王智刚。指导.天津：天津大学，2012刘英想．两关节机器鱼本体及动力学研究[D].刘军考，指导.哈尔滨：哈尔滨工业大学.2007李伟严．仿生机器鱼的运动控制研究及应用[D].王一晶，指导.天津：天津大学.2013杨锐敏,张毅,王洲．机器鱼的无半径转弯[J].微计算机信息,2008(23):276-277.TREASEBP,MOONY-M,KOTAs.DesignofLarge-DisplacementCompliantJoints[J].JournalofMechanicalDesign,2004,127(4):788-798.FOWLERRм,MASELLIA,PLUIMERSP,etal.Flex-16:Alarge-displacementmonolithiccompliantrotationalhinge[J].MechanismandMachineTheory,2014,82:203-217.PEIX,YUJ,ZONGG,etal.Afamilyofbutterflyflexuraljoints:Q-LITFpivots[J].Journalofmechanicaldesign,2012,134(12):121005.DEARDENJ,GRAMESс,ORRJ,etal.Cylindricalcross-axisflexuralpivots[J].PrecisionEngineering,2018,51:604-613.YANGT-S,SHIHP-J.LEEJ-JDesignofaspatialcomplianttranslationaljoint[J],MechanismandMachineTheory,2017,107:338-350.刘承平，赵宏哲，毕树生，等．一种用于机载设备的高精度转动型柔性铰链[J]，航空学报，2013,34(3):694-702.PEIX,YUJ,ZONGGetal.Themodelingofcartwheelflexuralhinges[J].MechanismandMachineTh