仿生机器鱼胸鳍波动与摆动融合推进机制建模及实验研究

摘要

为研制出高性能仿生水下推进器,文中以魟鱼为仿生原型,并借鉴摆动模式鱼类推进机制,提出了一种胸鳍波动与摆动融合推进机制的新型推进方式。设计了仿生机器鱼的机械结构与控制系统,建立了融合胸鳍波动与摆动推进机制的动力学模型,在理论分析的基础上,实验研究了平均推进力和游动速度与摆动胸鳍面积和频率、幅值等运动参数之间的关系。研究结果表明,理论计算值与实验结果的变化趋势相同,仿生机器鱼的平均推进力与平均游动速度随摆动胸鳍面积增大而先增大后减小,随频率、幅值的增大呈线性递增关系,最大平均推进力达 2.8 N,最大游速达 121 mm/s。文中所做研究可为改善机器鱼的游动性能提供参考。