机器鱼的机动性研究

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1、第29卷第4期增刊2008年4月仪器仪表学报Vb1.29No.ChineseJ0uma10fScientificInstmm亠门①c“Apr・2008ent机器鱼的机动性研究木张教杨锐破（垂庆邮电大学智能系统及机器人研究所重庆400065）摘要木文研究机器鱼的机动性o首先研究了机器鱼的有半径转弯,然后建立了无半径转弯的运动学模犁，该模型实现了机益鱼在改变方向时不影响位置的变化.通过水动力学分析和仿真实验验证这理论是合理的，同时研究了如何在机器鱼上实现这一运动。关键词机器鱼有半径转弯无半径转弯运动学模熨ThemaneuVerabili锣心

2、searc°fR°b°iicFishRuimintResftrchcenterljimelIigemsystemnj^mb0

3、iCS,Ch0^i111V.IcIIongqins.45>)Abstracfish01®eilVemb{Iityisstudiedinthispaperandfirstlytheturningoftheroboticfi$hwithmdiuE"studied,卸dthen・anon—豫diusturningkinematicsmodelisproposed：ThemOdeIh韵realizedthechangeb

4、oticfrsh'sdire射DnwithoutiispositionchangezFinallyUIydrodynamicsJijialysisandsimulationshowthatthemodel.sre弱onablE,8ndalsohowioreali2ethenon—radiustumingin1heroboticnsh.JStudiedturningwithfcmdius：non—mdiuSturning；kinematic$modeI"2Keywo1引言2机器鱼的右半径转弯传统的螺旋桨在水屮游动时，在它的侧而会产生涡流，

5、降低物体的运动速度，增加动力的消耗，且有噪声。与此相比，鱼有惊人的游动能力，鱼的波动运动给仿鱼推进器提供主耍的能源，这种运动无噪声、推进效率侖、机动性强。因此机器鱼能被用在许多海运、军事等领域，I一时它的研究也成为一个重要的研究课题。有半径转弯的研究是从模仿他类的行为的介度出发,鱼类转弯有巡航中转弯、静止转弯、急转弯j种。在机动性研究上胸聲、腹饋起很人作用，这里只考虑鱼尾。2002年，北航在波动方程的基础卜提H｛在前而儿个关节上加一个额外的角度实现巡航中转弯。f日是此方法不能实现〃线控制。刘晋东念此从础卜提以前人部分研究都集中在机器佝效

6、率的研究出优化控制用度烈f）的方法，通过两级控制，第一（运用流体力学分析研究尾鳍的形状、反卡门街的形成产生的推力），机器角新材料驱动的研究和机器鱼模型机械设计的研究。在机器鱼机动性的研究相对而言少一些，他的机动性包扌舌快速启动、快速制动、快速转弯。这篇文章主要集中在机动性的研每时刻的角度驴,然后用》来控制电机。这样既能控制角速度，义把4关节机器创的控制参数减少成8个即｛4,f=l,2,3,4,,j[=1,2,3,r）4为融,究上，其中转弯半径是衡量机器旬•机动性的重耍因侈为相邻两关节的相位差，实现了在线转弯控制。屁，…2005年刘开东提

7、出C形转弯模型，实现小半径转从1994年灸国麻省工学院Triantafy11ou成弯。C形转弯分为两个阶段，收缩阶段和放缩阶段，功在收缩阶段鱼的尾巴向，边迅速弯曲，尾巴弯曲的研制了I比界上第-•条真正意义上的仿生金枪鱼到角度越大、旋转越快,在放缩阶段从鱼的中心到鱼20°5年英国EssexA7-胡'豁胜教授研制了吐界尾有一个相対慢的速度。运动学模犁如下：第一条具有自主控制能力的机器他中，MIT的VCUUV可实现1倍体长的转弯半径，北航的小型实验机器他，微型机器負可以实现1/2倍体长的转弯、卜径，SPC可以实现1倍体任的转弯半径，而传统推进

8、器的转弯[z-t(f)]2+[J,-K，)]2=JL2(f)式中：x,(f),"(,)为圆心的轨迹貞鋼3科诫期体长。相信未米的板F推警的仪表如弩所魏圆心的轨迹分为两部分血务屮』’爲删ChineseJo爲Cf端龌他訓略c部分为展开阶段。號忆坍机器鱼的机动性研究*张ft场锐敏(重圧邮电大学椰能系赵机器人研览所董庆400065》摘要本文研丸机郭龟的机动性.首先研宛了机器負的有半径转弯，然后建立了无半轻转弯的运动学樓型.该模型实现了机器仮在改咬方向时不影响位直的復化，通过水动力学分析和仿氏实验验证这一理论是合理的.何时研究了如何缶机农值上实现

9、这一运动.关賢词机器伍有半径转弯无半径转弯运动学模刑ThemaneuverabilityresearchofRoboticFish砌ngyig讷i&R^imin(Researchcenterofintell