4。3。1 尾鳍模型建立 。。 24

4。3。2。电机模型24

4。3。3 连杆与连接头 。。 26

4。3。4 鱼尾座和鱼身27

4。3。5 其他连接件 。。 28

4。4 尾摆推进机构的装配30

4。5 尾部运动学仿真 。 30

4。7 本章小结 。 32

结论 33

致谢 34

参考文献 35

第一章绪论 

1。1 概述 

生活于海洋、淡水的鱼类是世界上的古老生物之一，为了在复杂多变的流场环 境中生存，它们经过上亿年的自然选择、优胜劣汰中进化出完美的身体形态，不仅如 此，它们的游动姿态灵活多样，有较高的游动姿态和游动效率。这些杰出的游动性能 引起了各个领域的专家学者的广泛关注。伴随着计算机技术的快速发展，以及，机械 学、材料学、电子信息学等和仿生学的结合，各国学者从流体力学、生物学等多角度 对生物鱼类做了大量的观察、仿真、数值模拟等实验。深入研究了鱼类的游动形态和 推进机理。 论文网

目前，国际上对仿生机器鱼已经开展了许多工作。与传统的螺旋桨推进方式相比 波动推进方式具有很多独特的优点。鱼类游动的推进效率往往高达 90%以上，在能量 较少的情况下可以达到相当的速度和持久的耐力，而螺旋桨式推进往往是大尺寸、大 重量、高噪音、高耗能，其推进总效率最多超不过 60%。被广泛用于交通运输，对环 境还能造成污染，在操作方面显得笨重。在加速特性和转弯特性也是传统螺旋桨式推 进模式无法企及的。波动推进式结构简单，加工成本低，主要的推进力有身体的后三 分之二提供，有一定稳定性和推进效率。虽然仿生机器鱼的发展得到了一定的成果， 但是与在经过上千年的进化后的鱼类相比，能够灵活在复杂的水下环境中作业还是有 相当大的难度的，在海洋鱼类中，鲨鱼、金枪鱼的游动模式被认为是推进效率最高， 速度最快的。要想研制高效率、高巡航游动能力的水下仿生机器人还需要进一步的研 发探索。

1。2 仿生鱼研究状况 

1。2。1国外研究发展状况 

1。2。2 国内研究现状 

1。3 选题的意义 

随着人类探索空间不断扩大，对探索工具的要求也越来越多。针对海洋探索而言， 水下探索工具的种类也越来越多。其中一种探索工具对于海洋这种环境复杂要求高的 研究越来越深入。这种探索工具就是仿生机器鱼。水下仿生机器鱼顾名思义就是通过 研究鱼类的游动特点并根据现有的科学水平对其游动模式进行复制，从而能够实现一

定的工作目的。和其他探索工具不同的是水下仿生机器鱼是根据海洋生物复制其生物 特点，对水下环境的适应性较强。而且具有其他探索工具所没有的特点。比如整体模 型质量小、制作简单、小体积、低耗能、转弯半径小等。这些独有的特点使其成为探 索、开发海洋资源和海洋防卫的重要工具,也使仿生这门学科的到越来越多的关注。 近几年来，模仿不同生物原型的仿生机器鱼相继研制出形。这些研制成果对于人类对 未知领域的探索具有重要意义。 文献综述

1。4 本课题研究的内容 

 研究的内容：通过查阅仿生机器鱼研究状况，针对鲹科类和鲸豚类，对它们的摆 动方式进行分析比较，分析运动机理。并参照国内外已有运动结构进行比较，设计出 改进机构。然后建立空间运动的数学模型并分析机构的运动原理，最后根据所设计的 机构用三维软件进行三维建模并运动仿真。本论文的研究内容分为以下几个部分：