多关节自主游动机器鱼的设计与控制

为研究机器鱼设计过程中的关键问题(如密封、配重)以及机器鱼控制中的难点(如逼真的模拟鱼的游动),设计了四关节且可以自主游动的鲹科机器鱼研究平台,展示了机器鱼机械结构和控制系统的设计过程。水下实验证明此机器鱼平台可行而有效,能够真实地模拟真鱼的游动姿态和行为,可用于后续研究,如提高机器鱼的游动效率、优化机器鱼的控制算法等。     

仿鲹科类机器鱼的研制与实验

机器鱼的研究,为研制水下低噪声、高效、商机动性移动平台提供了一个可行的方向。鱼在水下的游动方式多种多样,文章对其中一种即鲹科鱼类的游动方式进行了分析研究,介绍了按此原理模仿研制的1条三节的机器鱼,并对实验结果进行了初步的分析。     

两栖仿生机器鱼行为方式及其实现

以两栖四关节机器鱼为研究对象,详细说明了一般鱼类的行为方式及机理,并以此设计出新型摆动式柔性尾部的仿生机器鱼。该机器鱼依靠简单可靠、成本低廉的机构,较真实地模仿鱼的动作,实现了机器鱼在水中的灵活游动和沉浮等,具有推进方式简单、推进效率高、转弯半径小、噪声低等优点,为水下作业、水下探测等创造了条件。     

柔性机器鱼的仿生运动拟合控制研究

基于一种新型弹性钢片尾部的仿生机器鱼机构,结合鱼类的运动学模型以及弹性钢片受力变形特性,得出机器鱼尾部的运动控制模型。通过实验验证了该运动控制模型能逼真地模仿鱼类的游动姿态。     

两关节机器鱼无升潜游动动力学建模与仿真

以两关节机器鱼为研究对象,建立坐标系并选取合适的广义坐标,归纳出了两关节机器鱼无升潜游动动力学的正解和逆解问题.应用Lagrange方程,推导出了两关节机器鱼无升潜游动的动力学模型,给出了动力学模型中各个系数项的意义.通过机器鱼的动力学仿真,得到了鱼体摆动特性与机器鱼质量分布、尾部摆动频率的关系,给出了鱼体摆动对机器鱼运动学参数的影响.     

基于双斜面偏转关节的新型仿生机器鱼推进机构研究

提出一种用于仿生机器鱼的新型尾部推进机构,该机构主要由双斜面偏转关节构成,可通过调节推进机构的2个驱动电机耦合转动来完成其两自由度偏摆运动。首先,阐明了该两自由度耦合偏摆关节的运动学机理,并通过ADAMS运动仿真,验证了其应用于机器鱼上实现直线游动的可行性。然后,建立了仿生机器鱼的直线巡游控制策略,并采用无人机航拍在户外水塘中进行了直线游动实验。水下实验测试结果表明,该仿生机器鱼可实现速度可控的直线巡游,最大速度为0.69m/s。与现有结果相比,基于双斜面偏转关节的仿生推进机构可为机器鱼设计提供新的参考。     

BCF仿生鱼游动机理的研究进展及关键技术分析

目前,仿生学者已经注意到身体/尾鳍摆动(Body and/or caudal fin,BCF)鱼类快速、高效的游动性能并制作多种基于生物原型的仿生机器鱼,但是,所研制的机器鱼样机性能与鱼类性能存在着较大的差距,这又进一步地促进了柔性鱼类快速高效游动机理的研究。从柔性鱼体游动过程中的机械特性和流场特性两方面出发,介绍国内外在BCF柔性鱼类游动机理方面的主要研究进展,重点讨论鱼类游动机理的变阻抗驱动和涡流控制两项关键技术。通过对鱼类游动机理研究成果的分析和总结,探讨柔性机器鱼研究的发展趋势。总的来说,随着BCF柔性鱼类游动机理研究的不断深入,仿生学科的交叉理论研究将得到进一步发展,仿生机器鱼与生物原型之间游动性能的差距也必将逐渐缩小,实际应用前景较为广阔。     

仿生机器鱼研究进展及发展趋势

随着海洋资源开发和利用的深入,仿生机器鱼已成为水下机器人研究的热点问题。文中介绍了仿生机器鱼的分类,分析了各类型的游动特点。对鱼类游动机理和仿生机器鱼的研究现状进行了综述,总结了仿生机器鱼研究的关键技术和未来发展趋势。     

基于虚拟样机的仿鲹科机器鱼游动姿态仿真研究

为实现仿鲹科机器鱼的真实运动模拟,通过对一种仿鲹科机器鱼进行方案设计、三维实体建模和ADAMS运动仿真,实现仿鲹科机器鱼的仿真模拟;设置多舵机串联驱动机器鱼多种驱动模式,进行鲹科鱼类的推进模式及其动力学分析;并通过对比各个游动模式下的机器鱼身体波波幅包络曲线,获得机器鱼最贴合实际的舵机驱动方式。本研究为仿鲹科机器鱼的设计和优化提供参考依据。     

机器鱼自主游动中变形体耦合动力学的数值研究

为机器鱼的自主巡游、机动转弯和"加速—滑行"游动的动力学特性研究做准备,结合样机试验数据来证明所选驱动方式的优越性,提出一种新的求解机器鱼自主游动动力学的数值算法。认为鱼体质心在绝对系下的运动是由流体外力与自身主动变形共同作用的结果;运用离散化方法推导出新的鱼体域的控制方程,从而提出新的算法。给定鱼体系下机器鱼的主动变形方程,通过耦合求解鱼体域、流体域的控制方程,得到机器鱼的运动过程中的运动学和动力学参数。通过自主游动算例验证了所提数值算法的正确性。     

尾鳍推进式水上自行车设计

介绍一种基于鲹科鱼类推进机理的水上自行车,主要结构由减速齿轮传动机构、曲柄滑块摇杆机构、方向指示针、支撑体和尾鳍组成。通过对相关机构运动学分析并运用ADAMS对其进行运动仿真,得出该设计机构能够满足设计要求。以上机构能使鱼尾摆动和暂停实现前进和转弯,机动性较好且省力效果显著。     

平面四杆导向机构的最优综合方法

选定一种十分理想的Burmester曲线计算方法 ,为给定连杆平面四个相邻位置的导向机构综合问题 ,编制出一套实用的不需提供机构初始位置的计算程序 ,可快速解得许多满足要求的平面四杆机构 ,使选择具有最合适结构、尺寸与传力性能的机构成为可能。该方法容易推广用于传动机构综合和多杆导向机构综合。     

简单连杆机构传动函数的傅里叶展开及其应用

本文研究了四种简单连杆机构传动函数的傅里叶展开，指出了机构尺度特征值对傅里叶系 影响，从而为机构动力学研究提供了有力工具。     

瓶子—盖输送装配装置研制

本装置由机械部分和控制部分组成,机械部分包括输送机构、旋盖机构、夹瓶机构、挡瓶机构四个总成。电机通过链传动的带动下与输送带的主动辊相连接,输送带在电机的带动下不断将瓶子向前输送。挡瓶机构和夹紧都是由气缸实现,当光电传感器检测到瓶子的信号后,挡瓶机构和夹紧机构的气缸伸出。控制系统由PLC、继电器、电磁阀、开关电源组成。     

基于鱼类侧线感知机理的流场辨识方法及仿真研究

在研究鱼类侧线感知机理的基础上,综合运用了流体动力学,边界层理论,耦合仿生学等理论,建立类似于鱼神经丘模型的神经网络模型,从数值计算和仿真分析两方面对鱼体侧线系统进行模拟,并将研究结论应用于自治水下机器人(Autonomous underwater vehicle,AUV)的导航及目标定位,为AUV导航和环境辨识提供新思路。计算机仿真结果表明,基于鱼类侧线感知机理构建的感知模型可以有区分度地对一个新的水流工况进行识别,可为AUV的导航及目标定位提供支持。     

珠绳传动的研究

为满足长距离定比传动的需要,在分析套筒滚子链传动元件多、传动比不均匀等缺点的基础上,提出了一种由钢绳和钢球组成的简单定比传动机构,即珠绳传动机构。并对它的工作原理、机构设计、动力学计算进行了研究,做出了样机,并进行了初步的试验,证明机构具有结构简单、传动比恒定、节材、成本低等优点。     

类四杆五杆机构连杆曲线的变化规律

类四杆五杆机构连杆曲线的变化规律张旭滨（渤海铝业有限公司０６６０００）贲宏艳刘葆旗（燕山大学）１引言类四杆五杆机构就是把铰链四杆机构的某一个杆ａ截成两个杆，并用转动副相联，较短的一个杆称为调节杆ｅ，较长杆为ａ′，且ｅ／ａ′≤０．２５，ｅ和ａ′的传动...     

基于圆柱凸轮的同轴变速传动机构

针对常规传动方式在径向空间较小情况下难以实现同轴旋转运动的变速功能,提出了一种基于圆柱凸轮的同轴变速传动机构。以变焦距镜头的结构为基础,结合使用两个圆柱凸轮,在主、从动凸轮上开出螺旋线槽,使从动凸轮螺旋线槽导程为主动凸轮螺旋线槽导程的n倍,从而实现速比为n的变速传动。对机构的传动效率和传动精度进行分析,得出主动凸轮螺旋线槽的螺旋升角与传动效率和传动精度的关系及相关规律。在实验室对机构的传动精度进行了测试,结果表明其速比精度在1.6%以内。此机构结构紧凑,能够自锁且精度较高。     

Optimizing 4-bar crank-rocker mechanismOptimisation du mecanisme a quatre barres avec une manivelle et un balancier

Closed form equations are developed for the synthesis of the 4-bar crank-rocker mechanism in which the angle between dead-centre positions of the rocker and the corresponding angle turned by the crank are prescribed. All the four different situations are considered and the minimum transmission angle, for the complete rotation of the crank, is obtained for each case. The upper and lower bounds on the crank angle, corresponding to a dead centre position of the rocker, are obtained by using Grashof's criterion. The design is optimized by maximizing the minimum transmission angle. Each case is illustrated by providing a numerical example.