仿生机器鱼的研究现状概况_毕业论文

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仿生机器鱼的研究现状概况

在硬件方面包含电源、传感器、无线通目前仿生机器鱼分为中大型和微小型两种主要类型,主要实现方式分为宏观行为仿生和结构及微观行为仿生两种形式。其中具有比较高仿生效果的应当属于结构及微观行为仿生了,因为它能够仿效出和鱼相近的游动隐蔽性和游动效率。84910

a。中型和大型仿生机器鱼

由于它本身体积较大,所以一般用来实现海底勘测,救捞工作,海底石油开采,电缆的维护以及大坝的检查等任务。

按照它制动性的类型可以分成:形状记忆合金,液压气压驱动方式,动物肌肉活动器等。它的能源供给方式又可以分为无缆和有缆两种类型。而且推动机理又可以分为仿MPF和仿BCF两种。

b.微小型仿生机器鱼由于它是尺寸微小,设计精密,所以主要应用在工业和医疗领域。驱动方式可分为:介电弹性体式,压电晶体式(PZT),离子交换聚合体

模式(ICPF),超磁致伸缩材料式(GMM)以及形状记忆合金式(SMA)微小型机器鱼等。论文网

1 国外仿生机器鱼的研究状况

国外学者很早就对仿生机器鱼有了深入研究,也取得比较显著的成果。比如美国的加州大学动物系,研究内容:鱼类推进的数学模型;南加州大学,研究内容:游动和飞行的研究;加拿大的渥太华大学,研究内容:电子鱼的研究项目;来自日本的东海大学和东京工学院,研究内容是胸鳍推进;船舶技术研究所,研究内容:驱动装置和机动性研究;名古屋大学,研究内容:微型身体的波动式水下推进器;比利时的Vrije大学,研究内容:机器鱼智能体研究;英国的Heriot-Wart大学,研究内容:FLAPS项目等等。

其研究过程主要划分为两个阶段:20世纪90年代前和90年代后。90年代前主要从事鱼类游动机理的基础理论研究;90年代后,主要把注意力放在仿生机器鱼的整体系统这一块。

a.世界上第一条机器鱼的产生是由美国MIT在1994年研究观察金枪鱼的游动机理所创造的,鱼长约1。25米,宽0。21米,高0。3米,速度可达0。2米每秒(如图1)

b. (图2)为日本船舶技术研究所研制出的UPF-2001。研究目的在于探索机器鱼的高用途和高性能。长0。97米,速度可达0。97米每秒,两个关节,最大摆动频率为12HZ。

图1第一条机器鱼(金枪鱼) 图2UPF-2001

2国内仿生机器鱼的研究状况

对机器鱼推进机理的研究,我国内还是起步的比较晚的。80年代中后期,来自这个科技大学的学者运用半解析半数值的方法提出了三维波动版理论,并且得到了国际上的认可,为以后我国对机器鱼的研究奠定了基础。1994年,哈尔滨工程学院开展了对仿生机器鱼的研究,其主要目的是为了打捞沉船,近期又研制出了仿生金枪鱼。不仅如此,华中理工大学对柔性尾鳍推进装置也展开理论研究,探讨内容:尾鳍参数对推进效率有什么影响。还有哈尔滨工业大学,研究内容:水下机器人仿鱼鳍推进机理;北京航空航天大学:潜水器技术;中科院:两关节的仿生机器鱼模型。

图3为机器鱼在有障碍物的环境下戏球的画面,该鱼靠尾部的四个直流伺服电机模拟鱼的游动,并通信模块和51单片机。传感器用于检测障碍,采用的是红外光电传感器

(责任编辑:qin)