仿生机器鱼的研究与开发(1)
仿生机器鱼技术研究
仿生机器鱼技术研究自然界中的鱼类一直以来都是人们研究的对象，鱼类的运动方式、行为方式、环境适应性等都是人们经常关注的内容。
受这些启发，仿生机器鱼的研究在近年来逐渐发展起来，成为一项备受关注的技术领域。
一、仿生机器鱼的定义究竟什么是仿生机器鱼呢？它是一种能够模拟自然界鱼类外形及运动方式的机器人。
正如其名称所暗示的那样，仿生机器鱼证明了人类已经可以从自然界中学习并将其应用于技术领域的重要性。
它不仅可以作为一种装置或设备来运用于人工环境中，还可以是一种科学研究工具，在探索深海环境及鱼类行为等领域有着广阔的应用前景。
二、仿生机器鱼的研究内容仿生机器鱼涉及到多个学科领域，比如机械、电子、流体力学、生物学等，其研究内容主要包括以下几个方面：1、外形设计：仿生机器鱼的外形设计是整个研究的第一步。
与自然界中的鱼类相比，仿生机器鱼的形态需要更符合机器人的适用需要。
设计者们需要做出折中考虑，既能减小机器人的重量，又能提高机器人在水中的运动稳定性和水动力性能。
2、材料选择：仿生机器鱼的各部件需要支持与水密支持，还需要经得起海洋环境的各种考验，因此，各种材质的选择显得尤为重要。
选择的材质需要同时具备轻便、强硬、防腐等特点。
3、运动方式：仿生机器鱼运动的方式和自然界中的鱼类有很大不同。
最近的仿生机器鱼运用了一种名为“阿克曼接头”的机构，用于保证仿生鱼在不同深度和遇到不同的阻力时都能灵活移动。
4、智能控制：仿生机器鱼的运动不是像简单机器人那样由人来遥控，而是需要一定的智能控制系统。
基于电子、智能控制等科学技术，在仿生机器鱼上实现智能控制是一项非常重要的任务。
三、仿生机器鱼的应用前景仿生机器鱼的应用前景非常广阔。
考虑到它可以在深海环境中工作，以及在仿生鱼的形态和运动特性中，仿生机器鱼技术在探测和监测水下能源资源、海洋环境监测、海岸线防卫、水下救援等方面都有广泛应用的可能。
此外，仿生机器鱼还有其它种种惊人的应用前景。
比如，仿生机器鱼可以被用于产生能量，尤其是在小型机器人中，可由仿生机器鱼中提取能量供给机器人的运动。
仿生机器鱼运动控制技术研究
仿生机器鱼运动控制技术研究一、引言仿生机器鱼是指模仿鱼类行为和机械构造的仿生智能机器人，具有很好的泳动性能，在水下探测和水下维修等领域有着广泛的应用前景。
运动控制技术是仿生机器鱼研究中的重要技术之一，本文将重点介绍仿生机器鱼运动控制技术的研究进展。
二、仿生机器鱼的运动控制技术仿生机器鱼的运动控制技术主要包括三个方面：控制算法、运动学分析和动力学分析。
下面分别进行介绍。
1.控制算法控制算法是指将机器鱼的运动状态转化为对电机控制器输出指令的过程，主要包括开环控制、闭环控制和自适应控制等。
开环控制是根据预设的电机旋转速度和时间来实现机器鱼的运动。
这种控制方法简单易行，但无法对电机输出做出准确的调整。
闭环控制是通过对电机输出信号的反馈控制来实现机器鱼的运动控制，具有较高的控制精度和稳定性。
自适应控制是根据仿生机器鱼本身的状态进行实时调整，实现具有自适应性的控制，实现更高效精准的控制。
2.运动学分析运动学分析是指分析机器鱼在水中的运动特性，包括速度、姿态、位置等，对仿生机器鱼的运动控制提供基础。
仿生机器鱼在水中的运动主要由运动元件和运动机构两部分构成。
运动元件指鱼鳍和尾鳍等，运动机构指控制元件和骨架等。
通过对运动元件和运动机构的运动学分析，可以确定仿生机器鱼在水中的运动特性。
3.动力学分析动力学分析是指分析机器鱼在水中的运动的力学特性，对仿生机器鱼的力学特性分析提供基础。
仿生机器鱼在水中的运动主要由惯性力、阻力和升力等力学特性构成。
通过对仿生机器鱼的动力学特性分析，可以确定机器鱼的运动方向及能耗等相关特性。
三、仿生机器鱼运动控制技术的应用前景仿生机器鱼在水下探测、水下维修等领域有着广泛的应用前景。
其中，水下探测是最为典型的应用之一。
由于传统的无人潜水器需要在水下缓慢移动，在水动力学上取得平衡，并适应水流，因此难以应用于深海探测。
而仿生机器鱼可以模拟鱼的运动形态，不需要外部控制器支持，可以更加有效地应对深海环境的挑战。
仿生机器鱼介
仿生机器鱼介绍ppt xx年xx月xx日contents •引言•仿生机器鱼的应用场景•仿生机器鱼的原理•仿生机器鱼市场•仿生机器鱼的技术瓶颈•仿生机器鱼的未来展望•其他相关资料与文献目录01引言仿生机器鱼是模仿自然界中鱼类外形结构和游动行为的机器鱼。
定义主要包括机械机构设计、水动力学分析、自主控制方法及系统集成等方面的研究。
研究内容简介1仿生机器鱼的意义23仿生机器鱼可以代替人类在海洋中探索和观测，对海洋资源进行更深入的了解和开发。
探索海洋仿生机器鱼可以监测海洋污染和环境变化，为环境保护提供数据支持。
环境监测在灾难发生时，仿生机器鱼可以快速到达现场进行救援和搜救，提高救援效率。
海洋救援仿生机器鱼的种类与特点水下滑翔机则具有长航程、低能耗的优点，可以在水下持续观测和探测。
群体仿生机器鱼具有分布式、模块化的特点，能够完成大规模的水下任务。
单体仿生机器鱼具有高度的灵活性和机动性，可以执行各种复杂的水下任务。
类型：根据外形和功能，仿生机器鱼可分为单体仿生机器鱼、群体仿生机器鱼和水下滑翔机等类型。
特点02仿生机器鱼的应用场景探测海洋资源仿生机器鱼可以用于探测海洋中的生物、石油、天然气等资源，帮助人类更好地了解海洋资源的分布和储量。
水下考古仿生机器鱼也可以用于水下考古，探索水下遗址和文物，为人类历史文化的研究提供重要资料。
水下探测水质监测仿生机器鱼可以在水域中监测水质，包括pH值、溶解氧、浊度等参数，为环境保护提供数据支持。
气候变化研究仿生机器鱼还可以用于研究气候变化，通过长期监测水域变化，为气候模型提供重要数据。
环境监测仿生机器鱼可以用于电影拍摄，作为特效镜头制作和场景布置的重要元素，营造出更加逼真的水下场景。
电影拍摄仿生机器鱼也可以作为娱乐玩具，供人们休闲娱乐和互动，增加生活情趣。
娱乐玩具娱乐行业侦查探测仿生机器鱼可以用于军事侦查和探测，在水下进行情报收集、目标定位等任务，提高作战效果。
水下威慑仿生机器鱼也可以作为一种水下威慑力量，用于防范敌方潜艇等水下装备的入侵和攻击，维护国家安全。
仿生机器鱼的设计与控制方法研究
仿生机器鱼的设计与控制方法研究摘要：仿生机器鱼是一种模仿鱼类运动方式和外形结构的智能机器人。
它具有良好的机动性和适应性，可应用于水下探索、水环境监测和救援等领域。
本文对仿生机器鱼的设计与控制方法进行了研究，包括机器鱼的结构参数选择、运动模型建立和控制策略设计。
1. 引言随着工业技术的不断进步和人类对水下领域的不断探索，仿生机器鱼作为一种新型的智能机器人逐渐受到关注。
仿生机器鱼以其类似鱼类的流线型外形和灵活的运动方式，能够在水下环境中进行高效的工作，具有广阔的应用前景。
2. 仿生机器鱼的结构设计2.1 外形结构仿生机器鱼的外形结构应该模仿真实鱼类的形态，以获得更好的机动性和适应性。
在设计时需要考虑鱼类生物学特征，并结合目标任务进行适当的优化。
常见的仿生机器鱼结构包括鱼头、鱼身和鱼尾三个部分，并且通常采用模块化设计，以方便维修和升级。
2.2 材料选择仿生机器鱼的材料选择需要具备一定的强度和柔韧性，能够承受水下环境的压力和扭曲。
一般采用水下耐腐蚀的材料，并根据需要进行防水处理和密封设计。
3. 仿生机器鱼的运动模型仿生机器鱼的运动模型是对其运动原理进行数学建模，以实现运动控制和路径规划等功能。
模型建立的关键在于准确描述仿生机器鱼的运动机制，并考虑水流、水压和机器鱼的物理特性等因素。
4. 仿生机器鱼的控制方法4.1 基于自主学习的控制方法基于自主学习的控制方法利用机器学习算法，通过对仿生机器鱼进行训练和学习，提高其感知和决策能力。
这种方法可以实现适应性控制，使机器鱼能够在不同环境下自主调整运动策略。
4.2 基于反馈控制的控制方法基于反馈控制的方法通过传感器获取机器鱼的状态信息，并根据设定的控制策略进行调整。
这种方法需要建立准确的控制模型，并进行实时的状态反馈和控制计算。
5. 仿生机器鱼的应用领域仿生机器鱼可以应用于水下探索、水环境监测和救援等领域。
在水下探索中，仿生机器鱼可以携带传感器进行海底地质勘测和海洋生物观察；在水环境监测中，仿生机器鱼可以监测水质、测量水流速度等参数；在救援领域，仿生机器鱼可以进行水下搜救和救援行动，提高救援效率。
仿生机器鱼设计
结果展示与性能评估
结果展示
将实验结果以图表、图像等形式进行可视化展示，直观地反映仿 生机器鱼的性能表现。
性能评估
根据实验结果和性能评估标准，对仿生机器鱼的性能进行综合评价 ，包括游动速度、转向灵活性、续航能力等方面。
结果讨论
对实验结果进行讨论和分析，探讨仿生机器鱼设计的优缺点及改进 方向，为后续的优化设计提供参考。
开发高效水下机器人
仿生机器鱼可以模仿真实鱼类的游动方式，具有高效、灵 活和隐蔽性强的特点，有望在水下探测、海洋资源开发和 军事侦察等领域发挥重要作用。
促进多学科交叉融合
仿生机器鱼涉及生物学、机械工程、控制科学与工程等多 个学科领域，其研究有助于推动相关学科的交叉融合与发 展。
仿生机器鱼的应用领域
水下探测与海洋资源开发
04
仿生机器鱼的控制系统设计
传感器类型选择及布局规划
传感器类型
01
根据仿生机器鱼的需求，选择包括压力传感器、加速度计、陀
螺仪、深度传感器等在内的多种传感器。
布局规划
02
将传感器合理分布在机器鱼的各个部位，以便准确感知周围环
境信息和机器鱼自身状态。
数据处理
03
设计高效的数据处理算法，对传感器采集的数据进行实时处理
和分析，为控制算法提供准确可靠的输入。
控制算法研究与实现
控制算法研究
针对仿生机器鱼的运动特点，研究适用的控制算法，如PID控制 、模糊控制、神经网络控制到仿生机器鱼的控制系统中，实现 对机器鱼运动的精确控制。
参数优化
通过实验和仿真等手段，对控制算法参数进行优化调整，提高控 制效果和机器鱼的运动性能。
仿生机器鱼设计
汇报人：XX 2024-01-23
仿生学中的机器鱼研究
仿生学中的机器鱼研究随着科技的不断发展，人类越来越能够模仿自然的形态和动作，而仿生学就是将科技与自然相结合的一门学科。
而在仿生学中，机器鱼的研究是一个备受关注的领域。
机器鱼通过学习鱼类的游动方式，利用先进的技术，成功地进行了模拟。
在本文中，将会介绍机器鱼研究的发展历程、原理以及未来的应用前景。
一、机器鱼研究的发展历程机器鱼的研究起源于上个世纪八十年代，当时，法国Toulon研究所的一组科学家研制出了第一个机器鱼。
虽然这只机器鱼只能进行直线游泳，但这标志着机器鱼领域得以开始。
之后，日本的一所大学进行了更深入的机器鱼研究。
他们研制出的机器鱼，不仅能够进行直线游泳，而且还可以进行弧线游泳和转向等操作。
在后来的研究中，他们实现了机器鱼会通过跳跃来实现避开障碍物的效果，从而让机器鱼看起来更像真实的鱼类。
二、机器鱼模拟原理在仿生学中，机器鱼是通过模拟鱼类运动的方式来实现的。
机器鱼的结构通常包括了鱼类的主要器官，如鳍和尾巴。
此外，它还有一个内部控制系统，能够让机器鱼自主地控制运动。
机器鱼通过一些传感器，如运动传感器和距离传感器，可以从周围环境中收集信息，然后通过控制系统对其处理，最终实现机器鱼的自主运动。
三、机器鱼的应用前景机器鱼的应用前景是非常广泛的。
在工业领域，机器鱼可以作为一种新型的水下机器人，实现深海勘探和维修工作。
在船舶领域，机器鱼可以作为一种有效的船体检测工具，帮助船舶的维护和保养。
医疗领域方面，机器鱼可以作为一种辅助治疗工具。
例如，利用机器鱼在水中控制游动，可以实现让骨折患者进行水中康复训练，从而达到更好的疗效。
在科研领域，机器鱼也可以作为实验工具，帮助科学家们进行相关研究。
例如，在环境保护方面，通过研究机器鱼对水域环境的影响，可以更好地保护水域环境。
总之，机器鱼领域的研究才刚刚开始，未来还有很多应用前景。
随着科技的不断发展和人们对未知领域的探索，机器鱼将会在更多的领域得到应用。
仿生机器鱼在水下探测中的应用研究
仿生机器鱼在水下探测中的应用研究在水下探测领域，虽然已经出现了许多高科技的设备，但是传统的潜水艇等设备却存在诸多的不足，比如噪音大、造价昂贵等问题。
而仿生机器鱼作为一种新型水下探测设备，其优异的性能和低廉的价格让人们越来越关注它。
一、仿生机器鱼的发展历程仿生机器鱼的概念最早可以追溯到上世纪八十年代，当时美国纳税人联盟推出了一项名为“我为何要为一条鱼出钱”的运动，机器鱼项目则是其中的一个支持项目。
此后，越来越多的科学家开始异想天开，试图研制出一种可在水下自由活动并执行某种任务的机器鱼。
近年来，随着人工智能、传感技术等科技的迅速发展，仿生机器鱼的研制进入了一个快速发展的时期。
从最初的底盘、摆尾到逐渐实现完整的仿生鱼体，仿生机器鱼已经不再只是一个概念，而是通过不断实验和改进，逐步变成了一种带有实际应用价值的机器人。
二、仿生机器鱼的原理和性能特点仿生机器鱼的外观和动作都是模拟真实鱼类的。
其主要原理是采用一组电机驱动摆尾，并以尾部位置的微调来更改鱼体运动轨迹，从而实现鱼类的自由游动。
同时，通过传感器和数据采集器，仿生机器鱼还能够实现环境感知和控制。
仿生机器鱼由于其良好的仿生性，具有逼真鱼类运动、低噪声、低能耗、适应性强等特点，因此可以被广泛应用于水下探测、水族馆展览、水下摄影等领域。
三、仿生机器鱼在水下探测中的应用前景仿生机器鱼作为一种新兴的水下探测设备，其应用前景也越来越广泛。
在海洋勘探、水下环境监测、水下物流运输等领域，仿生机器鱼都已经被应用。
首先，仿生机器鱼可以用于海洋勘探领域。
现有的探测设备很难获取更深的海洋信息。
而仿生机器鱼在探测海底建筑、海洋生物等问题上具有很大的优势，可以更深入地了解海洋世界。
其次，仿生机器鱼还可以用于水下环境监测。
水下环境监测需要不间断、全面的水下信息收集，并通过处理后上传到地面，在人类不能够到达的水下区域，仿生机器鱼则可以轻松的收集信息。
最后，仿生机器鱼还可以用于水下物流运输，如水下管道维修等方面。
单关节尾鳍推进式仿生机器鱼的设计与研究_毕业设计论文
毕业设计(论文)单关节尾鳍推进式仿生机器鱼的设计与研究学院名称机械工程及自动化学院专业名称机械制造学生姓名指导教师北京航空航天大学本科生毕业设计（论文）任务书Ⅰ、毕业设计（论文）题目：单关节尾鳍推进式仿生机器鱼的设计与研究Ⅱ、毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：单关节尾鳍推进式仿生机器鱼是由电机、舵机及其控制部分组成的机电一体化仿生设备。
1.功能指标：（1）完成前进、左右转弯和上浮下潜；（2）用遥控器控制，三档调速；（3）电池可充电。
2. 性能指标：（1）体积：300mm×100mm×150mm；（2）最大前进速度200mm/s；（3）最大下潜深度500mm；（4）续航能力2h；（5）转弯半径≤400mm。
Ⅲ、毕业设计（论文）工作内容：1、了解国内外仿生机器鱼的研究现状，完成调研报告。
2、进行市场调研，完成电机、电池、舵机、遥控器等部件的选型。
3、对机器鱼各功能单元进行划分和设计，完成机器鱼机械结构的三维建模。
4、完成需加工零件的二维图纸，并完成零部件加工。
5、零部件装配，调试及测试。
6、完成多种尾鳍外形、多种频率的驱动效率的实验研究。
Ⅳ、主要参考资料：[1]于凯.仿鱼推进的实验研究[J].华中科技大学学报,2007, 35(11):117-121.[2]刘军考,陈在礼.水下机器人新型仿鱼鳍推进器[J].机器人,2000,22(5):427-432 .[3]梁建宏.水下仿生机器鱼的研究进展I——鱼类推进机理[J].机器人ROBOT,2002,24(2):107-112.[4] 梁建宏.水下仿生机器鱼的研究进展II——小型实验机器鱼的研制[J].机器人ROBOT,2002,24(3):234-239.机械工程及自动化学院（系）机械制造专业类班学生毕业设计（论文）时间：2013 年3 月4日至2013 年6 月11 日答辩时间：年月日成绩：指导教师：兼职教师或答疑教师（并指出所负责部分）：系（教研室）主任（签字）：注：任务书应该附在已完成的毕业设计（论文）的首页。
仿生机器鱼的设计与控制
仿生机器鱼的设计与控制第一章引言随着科技与工业的不断发展，生物仿生学逐渐成为了人们研究和开发的一个全新领域。
其中的仿生机器鱼是一种充满活力的智能机器人，它可以在水中像真正的鱼类一样自由自在的游动，成为了海洋工程、水下探测等领域的一种极具发展前景的智能装备。
本文将对仿生机器鱼的设计与控制进行深入研究。
第二章仿生机器鱼的设计2.1 仿生机器鱼的基本构造仿生机器鱼通常由几部分组成：尾鳍、背鳍、舵机、电池、控制板、水泵等。
其中，尾鳍是仿生机器鱼的关键部位，负责产生推进力，具有一定的弯曲和摆动能力。
背鳍是辅助产生稳定航行的结构，其摆动范围相对较小。
舵机主要用于控制尾鳍的运动，而控制板则负责接收指令并控制舵机、水泵等零部件的工作。
电池则为整个机器鱼提供能源。
2.2 仿生机器鱼材料的选择仿生机器鱼的材料选择对于其造型、机能以及寿命有着直接的影响。
欧洲研究人员曾使用电子芯片、橡胶及化学制品等材料制作出焊接的仿生鲟鱼，而美国的研究人员则在仿生鱼身上涂上柔软的电子皮肤，使其能够感受到水中的震动和水流的变化。
因此，正确选择材料将有利于提高仿生机器鱼的仿真度，从而增加其稳定性和寿命。
2.3 仿生机器鱼设计中的仿生原理仿生机器鱼的设计理论是以仿生学的生物学原理和机电工程学原理为基础的。
通过生物学原理对鱼类特点进行分析，如鱼类的外形结构、水下行动状态及其摆尾等，然后将这些特点结合机电工程学原理得出仿生机器鱼的设计方案。
第三章仿生机器鱼的控制3.1 仿生机器鱼的控制方法常见的仿生机器鱼控制方法有两种：一种是基于程序的控制，另一种是基于模拟神经网络的控制。
基于程序的控制是仿生机器鱼最基本的控制方式。
通过编写程序来实现仿生机器鱼的控制和运动。
而基于模拟神经网络的控制，则是采用类似于生物神经网络的结构来模拟仿生机器鱼的运动，以此来实现仿生机器鱼在水中的自主导航和智能控制。
3.2 仿生机器鱼控制的关键技术仿生机器鱼控制的关键技术包括控制算法、传感器、执行器、微型密码锁存器、模拟神经网络等。
仿生鱼的研究报告
仿生鱼的研究报告仿生鱼的研究报告一、引言仿生学是一门研究生物体结构、功能和行为，并将其应用于工程和技术领域的学科。
仿生学的目标是通过借鉴自然界的智慧和设计原则，创造出更加高效、灵活和智能的人工系统。
仿生鱼作为仿生学中的一个重要研究对象，具有很大的潜力应用于水下探测、水下救援等领域。
二、背景仿生鱼的研究早在上世纪70年代就开始了。
刚开始的时候，仿生鱼的设计很简单，只是通过模仿鱼的形状来实现自我驱动。
随着技术的进步，研究者们开始研究仿生鱼的游动机制，探索如何设计出更加灵活和高效的仿生鱼。
三、仿生鱼的设计与结构仿生鱼的设计主要包括鱼的形状、动力装置和控制系统三个方面。
通过模仿鱼的形状，如鱼体的流线型、尾鳍的摆动等，可以提高鱼的游动效率和稳定性。
动力装置是仿生鱼的动力来源，可以采用电机驱动或者压缩空气驱动等方式。
控制系统是仿生鱼的大脑，可以通过传感器对鱼周围环境进行感知，并对动力装置进行调节以实现精确控制。
四、仿生鱼的游动机制仿生鱼的游动机制是仿生鱼研究的核心。
仿生鱼的游动机制可以归纳为鳍式游动和节律游动两种形式。
鳍式游动是通过控制鳍的摆动来推动鱼的前进，具有较大的推进力和灵活性；节律游动是通过控制身体的波动来实现前进，具有较好的稳定性和节能效果。
根据实际需求，可以选择不同的游动机制进行设计。
五、仿生鱼的应用仿生鱼在水下探测和水下救援等领域具有广阔的应用前景。
仿生鱼可以搭载各类传感器，实现对水下环境的监测和数据收集。
同时，仿生鱼的灵活性和高效性使其非常适合进行水下救援任务，如在海底沉船事故中进行救援和搜救工作。
六、仿生鱼的挑战与展望目前，仿生鱼的研究还存在一些挑战。
首先是动力系统的优化，如如何提高动力系统的效率和可靠性；其次是控制系统的改进，如如何实现对仿生鱼的精确控制。
此外，仿生鱼的设计和制造也面临着技术和成本上的挑战。
展望未来，随着科技的不断进步，仿生鱼的研究和应用将会越来越成熟，为水下领域的探索和救援工作提供更多的可能性。
仿生机器鱼机械原理
仿生机器鱼机械原理仿生机器鱼是一种模拟自然鱼类的运动方式和外形的机器人，其可以在水中自主地游动，具有良好的灵活性与适应性。
它是从仿生学的角度研究机器人运动的一项尝试，其设计灵感源于自然界中鱼类的运动方式和结构特点。
本文将从仿生机器鱼的原理、结构及运动学等方面进行概述。
一、机械原理仿生机器鱼的机械原理主要包括水动力学、气动力学、动力学和控制学等领域的相关知识。
其中，水动力学是仿生机器鱼设计的核心原理之一。
它主要是根据自然界中鱼类运动时所受到的阻力、流场和进动场等的物理特性进行仿生设计。
在这其中，仿生机器鱼的设计者通过运用流体的力学原理来描述机器鱼游动时水流的流向和线速度等性质。
具体来讲，当仿生机器鱼在水中运动时，其所受到的水流阻力是影响其运动速度和控制的重要因素之一。
而在运动时，仿生机器鱼发射出来的水流会与周围的水体产生相互作用，这种作用会造成在机器鱼背后形成密集的漩涡并转向机器鱼。
这些漩涡的生成与消失是在运动机器鱼导向上的一个重要因素。
另外，气动力学也是影响仿生机器鱼运动性能的重要因素之一。
在仿生机器鱼的运动过程中，机身表面会产生许多涡旋和漩涡，这些漩涡会降低机体的流线形与阻力系数，并对机器鱼的灵活性产生重要影响。
因此，在设计仿生机器鱼时，必须要考虑到机体表面的纹理设置和水面的涡旋结构等因素。
最后，在仿生机器鱼的设计过程中，还需要考虑机器人的动力学和控制系统。
运用的方式是利用机械学的知识设计出相应的传动机构。
同时，控制系统的设计原则是根据仿生机器鱼的运动特性建立运动模型，然后利用模型预测已知或未知的水动力特性。
二、结构设计从结构设计的角度看，仿生机器鱼主要由机身、尾鳍、肌肉和电子控制器等组件构成。
其中，机身主要是由机体壳体、动力系统和控制系统等部分组成。
机身壳体主要是采用复合材料制成，用于保护机体电路和机械传动系统。
动力系统主要由电机和推进器组成，用于为鱼体提供动力。
控制系统则主要由一个嵌入式电子系统进行控制。
仿生机器鱼的设计与优化研究
仿生机器鱼的设计与优化研究近年来，随着科技的不断进步，仿生学技术也被越来越广泛地应用于机器人的设计和制造中。
作为仿生学技术的一个重要应用领域，仿生机器鱼不仅能够模拟鱼类在水中的游动，还能够应用于水下勘探、水利工程、水下作业等众多领域。
本文将围绕仿生机器鱼的设计与优化研究展开探讨。
一、仿生机器鱼的设计仿生技术最大的特点就是利用自然界中已经存在的模型进行模仿，从而实现机器人系统的设计和制造。
对于仿生机器鱼的设计来说，我们可以借助鱼类的运动方式，选择合适的材料，设计机器鱼的鳍和身体等部分。
1. 鱼类运动方式的模仿鱼类在水中游动的方式有很多种，但是可以归结为两类：单顶鞭毛运动和双顶鞭毛运动。
其中，单顶鞭毛运动主要是通过尾鳍的左右摆动使整个身体向前推进；而双顶鞭毛运动则是通过尾鳍的上下摆动和身体的扭曲来推进。
因此，我们可以根据仿生机器鱼的不同应用场景选择不同的运动方式。
2. 材料的选择一般来说，仿生机器鱼的身体材料可以采用硅胶、PET薄膜等柔性材料，而鳍则可以采用钛合金、复合材料等刚性材料。
通过这种方式，我们既能够保证仿生机器鱼的灵活性，又能够保证其稳定性和耐用性。
3. 鳍和身体的设计在仿生机器鱼的设计中，鳍和身体的设计非常重要。
通过模仿鱼类的鳍和身体结构，我们可以使仿生机器鱼在水中游动更加自然、流畅。
与此同时，我们还可以在鳍和身体的设计中加入一些特殊的结构，比如说气囊、变形杆等，从而实现仿生机器鱼的柔韧性和稳定性。
二、仿生机器鱼的优化研究在设计出仿生机器鱼之后，我们还需要对其进行优化研究，以提高其性能和实用价值。
具体来说，我们可以从以下几个方面入手。
1. 运动控制仿生机器鱼的运动控制是其最为核心的技术之一。
通过运用传感器、控制器和执行器等组成的系统，将仿生机器鱼所受到的外力转化成相应的运动命令，并传输给执行器，从而实现机器鱼的相应运动。
在仿生机器鱼的运动控制中，最为重要的是如何利用逆向动力学等技术对其进行建模和仿真，以实现更为高效的运动控制。
仿生鱼实施方案
仿生鱼实施方案一、前言。
仿生鱼是一种新型的仿生机器鱼，其外形和动作模仿了真实鱼类，具有良好的机动性和灵活性，被广泛应用于水产养殖、水产监测和水下探测等领域。
本文将介绍仿生鱼的实施方案，包括仿生鱼的设计原理、制造工艺和应用场景等内容。
二、仿生鱼的设计原理。
仿生鱼的设计原理主要包括机械结构设计、运动控制系统和能源供应系统。
在机械结构设计方面，仿生鱼模仿了真实鱼类的外形和鳍部结构，采用柔性材料和关节设计，实现了鱼类般的自然游动。
运动控制系统采用了先进的传感器和控制算法，实现了对仿生鱼运动的精准控制。
能源供应系统采用了高效的电池和充电技术，保证了仿生鱼持续的工作时间。
三、仿生鱼的制造工艺。
仿生鱼的制造工艺主要包括材料选择、加工工艺和装配工艺。
在材料选择方面，仿生鱼采用了轻质、柔性和耐腐蚀的材料，保证了仿生鱼的机动性和耐用性。
加工工艺采用了先进的数控加工和激光切割技术，保证了仿生鱼零部件的精度和质量。
装配工艺采用了精细的组装工艺和质量控制，保证了仿生鱼的整体性能和稳定性。
四、仿生鱼的应用场景。
仿生鱼的应用场景主要包括水产养殖、水产监测和水下探测等领域。
在水产养殖方面，仿生鱼可以模拟真实鱼类的行为，吸引鱼群聚集，提高养殖效率。
在水产监测方面，仿生鱼可以潜入水下，实时监测水质和鱼群情况，为水产养殖提供数据支持。
在水下探测方面，仿生鱼可以模拟鱼类的游动轨迹，悄无声息地进行水下探测，具有较强的隐蔽性和侦察性能。
五、结论。
仿生鱼作为一种新型的仿生机器鱼，具有广阔的应用前景和市场需求。
通过合理的设计原理、制造工艺和应用场景，可以实现仿生鱼在水产养殖、水产监测和水下探测等领域的广泛应用，为水产产业和水下探测领域带来新的发展机遇。
希望本文介绍的仿生鱼实施方案能够为相关领域的研究和应用提供参考，推动仿生鱼技术的进一步发展和应用。
仿生机器鱼的设计与优化
仿生机器鱼的设计与优化一、绪论随着工业化和人口的不断增长，对水产资源的需求也越来越大。
因此，为了更好地满足人们对水产品的需求，加强水产养殖也成为了我们摆在面前的任务之一。
而仿生机器鱼技术的应用，为水产养殖行业注入了新的活力。
二、仿生技术的基本原理仿生技术是一种模仿自然生物形态和机理，进行人工设计和制造的技术。
其基本原理是通过对自然界生物形态、生理机能等进行深入研究，提取其中的优秀特征，应用到工程设计中，达到优化设计的目的。
三、仿生机器鱼的设计及其作用1、仿生机器鱼的设计仿生机器鱼是一种通过仿生技术制造的机器鱼，在外形、运动和色彩方面与真实鱼类相似。
其设计基本包括机器鱼的外形设计、内部结构设计以及运动特点的刻画等部分。
在这个过程中需要对如何提高其智能化、适应不同环境等方面进行研究。
2、仿生机器鱼的作用仿生机器鱼的应用主要体现在以下几个方面：（1）水产养殖：将仿生机器鱼投入到具有相同水环境的水产养殖中，可以模拟真实鱼类的生长环境，从而提高水产养殖效率和产量。
（2）水下监测：在水下环境中，通过仿生机器鱼的运动、采样和研究分析等功能，可以监测河流、湖泊等水域的水质状况、鱼类生态及种群数量等信息。
（3）水下探测：仿生机器鱼可以拥有类似于真实鱼类的敏锐感官，可以更好地进行水下搜索、侦查及行动。
四、仿生机器鱼的优化及其应用1、仿生机器鱼的优化仿生机器鱼设计的优化需要关注以下几个方面：（1）机器鱼的形态优化：改善外形设计会直接影响到机器鱼的运动性能。
为了达到更好的性能指标，必须对机器鱼的外形进行优化改造。
（2）机器鱼的动力优化：机器鱼动力与能源的优化是提高其泳速和续航能力的关键。
可以通过优化驱动系统、减轻机器鱼的质量等措施来提高动力效率。
（3）机器鱼的感知优化：仿生机器鱼的感知系统直接影响到其水下行动和任务完成情况，特别是对于水下探测和监测功能来说，感知系统的优化显得尤为重要。
2、仿生机器鱼的应用（1）水产养殖领域中，仿生机器鱼作为一种智能化养殖技术，通过对水环境进行模拟，可以改善水产养殖业的发展状况。
仿生机器鱼自主控制系统的研制与实现
仿生机器鱼自主控制系统的研制与实现随着人类科学技术的不断进步，仿生技术也越来越受到关注。
仿生学是一门综合性的学科，它主要研究自然界中各种生物的生理现象、结构原理及其演化机制，从而模仿生物的特点、功能和行为，将其应用于工业和科学技术领域。
仿生技术的一种应用就是仿生机器人。
仿生机器人是指能够模仿生物特点、功能和行为的机器人。
本文将以仿生鱼机器人为例，介绍仿生机器鱼自主控制系统的研制与实现。
一、仿生机器鱼的概述仿生机器鱼起源于2000年，其灵感来自于生物学中的鳍片运动原理。
仿生机器鱼是一种贴近自然生物的机器人，它不仅拥有鱼的外形，在游动中也相当接近鱼的自然运动。
仿生机器鱼的优劣在于它与自然环境的相互作用，仿生机器鱼能够适应各种水域的环境，以更自然的方式实现水下活动。
二、仿生机器鱼的应用仿生机器鱼的应用非常广泛，可以用于水下考察、水下勘探、海洋生物学研究甚至水下军事行动。
其最重要的应用之一便是海洋勘探。
比如可以用它来进行水下勘探，或者在船只需要巡逻海面时被部署到海水中，以便能够实时监控海面的行动。
它还可用于海洋环境监测和水下考察，以及水下搜救等领域。
三、仿生机器鱼的研发仿生机器鱼由多个模块组成，其中关键的模块就是自主控制系统。
仿生机器鱼自主控制系统是机器鱼进行各种动作和环境适应的核心部件。
自主控制系统一般包括传感器、控制器和执行器三个部分，用于感知环境并根据感知结果制定行动策略。
传感器主要用于感知环境，包括光线、声波、水温、水压力等参数。
控制器则负责数据处理和控制机器鱼运动。
执行器用于控制机器鱼运动，包括鱼鳍，肢体和动力系统等。
四、仿生机器鱼的控制技术仿生机器鱼的控制技术是机器鱼自主控制的核心，是整个仿生机器鱼研究的关键。
仿生机器鱼的控制技术主要包括机器鱼的姿态控制、辨别路标并探测、避障和追踪目标等功能。
其中，机器鱼的姿态控制是机器鱼控制最重要的一个方面，姿态控制是机器鱼实现自己游动的关键。
姿态控制要求我们根据水力学和机体力学原理，在控制机器鱼的游动过程中，实现在流场中的姿态稳定、高效移动。
仿生机器鱼在水域监测中的应用研究
仿生机器鱼在水域监测中的应用研究随着科技的发展，越来越多的仿生技术被应用于现实生活中，其中就包括了仿生机器鱼。
仿生机器鱼不仅能够模仿鱼类的游动方式，而且还能够搭载各种传感器，以实现对水域的全面监测。
本文将从仿生机器鱼原理、水质监测、水生态监测、未来发展等角度探究仿生机器鱼在水域监测中的应用研究。
一、仿生机器鱼原理仿生机器鱼是一种仿生机器人，采用了类似于鱼类游泳的运动方式。
其主要由负责运动的运动控制系统、负责传感器安装和信息采集的外皮结构和电池电源系统组成。
仿生机器鱼的运动原理是通过铰链联动和电机驱动，使用机械鳃板、尾鳍、胸鳍等结构运动，以达到摆动、推进和转向的效果，并且能不受水流干扰进行高精度的运动。
仿生机器鱼真实的游动方式、逼真的身体形态和运动行为，使其能够更好地模拟自然环境和生物行为。
二、水质监测水质是衡量水环境水质的重要指标之一，现行的水质检测方法都有很大的局限性。
仿生机器鱼通过内置不同种类传感器来检测水体的环境信息。
通过水温、水流速度、水深度等传感器收集到的数据，可以更准确地监测和评估水体的环境质量。
此外，仿生机器鱼还可通过多参数的传感器，包括PH值、化学物质、溶氧度和有机物质等等，不仅有助于监测水体污染及水体变化，还可用于智能水域管理，随时掌握水体状态的变化趋势，对水体治理和生态保护提供有力支持。
三、水生态监测水生态系统的变化会影响到整个水域的生物多样性和生态可持续性。
仿生机器鱼搭载了高精度的传感器，能够监测水域内的生物群落及其变化，具有高度敏感度和高灵敏度。
如果在自然环境中发现了鱼类数量骤减或其他异常情况，仿生机器鱼会及时发出警告，以便进行相关的治理和监管。
此外，仿生机器鱼还可以模拟鱼类行为习惯，并定期巡游一些特定区域，模拟鱼类之间的互动、捕食和繁殖活动，促进水域生态平衡，为环境监测和保护提供更加精准的数据支持。
四、未来发展可编程控制的仿生机器鱼未来的潜力无限，它将成为水域环境监测、商业生态旅游和水产养殖等方面的重要工具。
机器鱼研究报告
机器鱼研究报告1. 引言机器鱼是一种仿生机器人，通过模拟鱼类的游泳动作和行为来实现自主运动。
机器鱼在水下环境中具有优异的机动性能和灵活性，因此在海洋勘探、水产养殖和水下救援等领域具有重要的应用价值。
本文将介绍机器鱼的发展历程、原理、应用和未来发展方向。
2. 发展历程机器鱼的研究始于20世纪90年代，最早由美国麻省理工学院的研究人员提出。
最早的机器鱼采用电动机驱动尾鳍，通过模拟鱼类的尾动作实现游动。
随着材料科学和控制技术的进步，现代机器鱼不仅能够模拟鱼类的游泳动作，还可以实现智能化、协同控制和远程操作。
3. 工作原理机器鱼的运动主要依靠尾鳍和胸鳍的运动。
通常采用柔性材料制作尾鳍，通过变形和摆动产生推进力。
同时利用电动机、水泵等装置通过控制尾鳍和胸鳍的协同运动模拟鱼类的游泳动作。
此外，机器鱼还配备有传感器，如摄像头、水质监测器等，用于感知和采集周围环境信息。
4. 应用领域机器鱼在海洋勘探、水产养殖和水下救援等领域具有广泛的应用前景。
4.1 海洋勘探机器鱼可以搭载各种传感器，如声纳、摄像头和水质监测器，用于进行海洋生态监测、海底地质勘探和海洋资源调查。
机器鱼可以自主进行探测和采集数据，可以在复杂的海底环境中灵活机动，大大提高了海洋勘探的效率和精度。
4.2 水产养殖机器鱼可以应用于水产养殖中的水质监测、鱼类疫病的预防和饲料的投放。
通过搭载水质监测器，机器鱼可以监测水中的溶解氧、温度和污染物的浓度等指标，为水产养殖提供实时的数据支持。
此外，机器鱼还可以模拟鱼类的行为并投放饲料，提高鱼类的生长速度和养殖效益。
4.3 水下救援机器鱼可以用于水下救援任务中的搜救和侦察工作。
机器鱼可以配备摄像头和声纳等传感器，用于搜索和定位被困的人员或潜水器材。
机器鱼具有较小的体积和机动性，可以在狭窄的空间中进行搜索，并在紧急情况下提供迅速的救援。
5. 未来发展方向随着人工智能和机器学习等技术的快速发展，机器鱼还可以进一步实现智能化和自主决策能力。
仿生机器鱼的设计和研究
仿生机器鱼的设计和研究自从人类引领着科技进步以来，仿生工程逐渐走进了人们的生活。
仿生技术的应用不仅改变了现实生活，也推动了科技的飞速发展。
其中，仿生机器的研发正受到越来越多的关注。
在这些机器之中，仿生机器鱼的出现让人们眼前一亮。
仿生机器鱼所蕴藏的飞跃，正体现了我国科技发展和应用水平的提高。
一、仿生机器鱼的设计初衷仿生机器鱼，有着丰富的内涵和广阔的应用前景。
仿生机器鱼是指模仿生物鱼类的外形、结构和运动方式，设计与制造出来的机器鱼。
仿生机器鱼的研究始于2004年，最初设计目的是模拟海洋环境下的操纵和执行任务。
最初，仿生机器鱼的设计初衷，是为了执行与海洋有关的任务，如探测水下情况，支持搜救工作以及减轻对海洋生态环境的破坏和损害。
随着研究的不断深入，仿生机器鱼已经应用到了智能机器人、自主控制、水下探测等多个领域。
二、仿生机器鱼的工作原理仿生机器鱼主要由电机、水轮或螺旋线、控制设备以及鱼的外部壳体组成。
仿生机器鱼的工作原理与真实鱼类极为相似。
它可以在水中舒展几何，像真正的鱼一样自由自在的栖息和游动。
仿生机器鱼通过装有水泵的尾部推进器、装有导轮的鱼尾、光学传感器、电子控制器和锂电池组成的控制系统来实现自主运动和控制，进而达到仿生效果。
三、仿生机器鱼的应用场景1.海洋探测仿生机器鱼是一个理想的海洋探测工具。
它通过真实模拟鱼类的外形、结构和运动方式，摆脱了传统探测器在海底工作所面临的问题，如通讯传输受干扰和无法跨越大面积地带等问题。
2.流体力学研究仿生机器鱼的出现，为流体力学的研究带来了崭新的思路。
仿生机器鱼能够发挥极大的作用，对水下流体的动力特性进行研究，在水下声波传播、声纳处理、减水噪声等方面取得一定的成果。
3.商业应用仿生机器鱼的应用可以拓宽水下商业领域。
以渔具商为例，仿生机器鱼可以扮演新型的诱饵，可以提高传统钓鱼的效率，可应用于渔业生产中。
四、仿生机器鱼的未来展望仿生机器鱼的研究不仅仅是探究科学和技术，更是对未来的展望和期待。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自动化理论、技术与应用２．３仿生机器鱼的研制图１ＤＲＡＰＥＲ实验室的ＶＣＵＵＶ第一条仿生机器鱼是ＭＩＴ海洋工程系的Ｔｒｉａｎｔａｆｙｌｌｏｕ研究组研制的ＲｏｂｏＴｕｎａ：Ｃｈａｒｌｉｅ．Ｉ，该机器鱼是一条长约１．２米，由２８４３个零件组成的机器金枪鱼，由６个驱动电机驱动，能够像真鱼一样游动【３０１。
１９９８年，ＤＲＡＰＥＲ实验室基于ＲｏｂｏＴｕｎａ完成了ＶＣＵＩⅣ。
美国东北大学海洋科学中心利用形状记忆合金（ＳＭＡ）和链杆机构开发了波动推进的机器鳗鱼。
美国新墨西哥大学ＭｅｔｈｒａｎＭｏｊａｒｒａｄ研究小组将高分子电解质离子交换膜（ＩＥＭ）镀在金属薄片上，通过外加电场实现人工合成肌肉的运动，产生鳗鱼的游动方式。
日本名古屋大学研制出采用形状记忆合金驱动的微型身体波动式水下推进器和压电陶瓷驱动的双鳍鱼型微机器人。
日本运输省船舶技术研究所（ＮＭｍ）研制的一系列机器鱼中的ＵＰＦ－２００１，旨在研究机器鱼的高性能和多用途。
日本东海大学Ｋａｔｏ实验室为了研究人工胸鳍机动性和推进性能而研制的测试平台：人工胸鳍黑鲈鱼。
三菱重Ｉ（ＭＨＩ）开始生产面向市场的机器腔棘鱼和用于观赏的金色鲤鱼外形机器鱼。
图２三菱公司的机器腔棘鱼中国科学院自动化研究所与北京航空航天大学机器人研究所联合开展了“多微小型仿生机器鱼群体协作与控制的研究”，研制了多种类型的仿生机器鱼。
北京航空航天大学机器人研究所成功使用仿生机器鱼ＳＰＣ．ＩＩ对福建东山县郑成功战舰遗址５０００平方米的海域进行水下探测口¨。
图３ＳＰＣ—ＩＩ仿生机器鱼３ＣＡＳＩＡ仿生机器鱼研制进展仿生机器鱼的研究与开发中科院自动化所在仿生机器鱼方面开展了仿鱼水下运动控制理论、多机器鱼协调控制、自主避障控制、上浮下潜控制、视觉导航控制等多方面开展工作。
３．１仿生机器鱼运动控制与协调方法针对公式（１）所示的鳇科鱼类推进模型进行了仿生机器鱼的控制算法设计。
ｙ幻咖（ｘ，ｆ）警￡（ｃ１戈＋ｃ２碧镎如【意域ｌｚ＋ｃ谢）】（１）。
通过将上式在一个运动周期内进行离散化，然后根据不同时刻给出相应的步态控制值。
按照由此形成的一组步态控制量完成机器鱼一个周期的运动。
不断重复这一过程就形成类鱼的波动运动过程。
这一过程只是对鱼类运动时形态变化的模拟，但是没有对相应的复杂的水下动力学进行考虑。
由于对水动力学影响的估计比较困难，在鱼类游动机理基础上，需要通过反馈来实现机器鱼的点到点控制。
因此，建立全局视觉系统来完成机器鱼的定位，并基于图像给出的定位信息实现机器鱼的位置控制。
在考虑到水中运动畦水动力学影响的不确定性时，机器鱼到距离目标点还有一小段距离时就停止运动，并利用水动力学的作用缓慢运动到目标点。
对于真实鱼类而言，其身上所具有的感知器官使其能够自由地在水中游动，躲避各种障碍。
机器鱼如果要如真鱼般灵活地躲避各种障碍就必须装备必要的传感设备。
为亍实现机器鱼反应式的自主游动，在机器鱼上装备了红外传感器，并由多个红外传感器组成的网络来辅助机器鱼实时获取水下的障碍信息，并采取相应的避障策略。
在避障控制中，采用基于规则的控制系统来实现。
针对当前的速度、方向和传感器输入，根据规则确定下一步运动的速度和转向，进而实现水下的自由运动和自主避障。
在实际工作中，视觉对于水下观测、检测是至关重要的，所以在机器鱼上装备视觉传感器是有极大的实际意义的。
基于视觉传感器获取的水下图像，开展了基于视觉的导航控制研究。
在黑暗的管道环境中，通过在不同的拐角设立不同的色标作为路标，机器鱼通过视觉传感器获得这些信息，并进行快速处理这些路标，一方面可以构建环境的拓扑地躅，另一方面能够很好地完成导航任务。
对于仿生机器鱼研究的另一部分是进行多仿生机器鱼协调控制的研究。
基于全局视觉系统，可以很好地实现基于位置的多仿生机器鱼协调控制。
为了完成不同的协调任务，设计了基于角色的协调控制方法和基于领航员的协调控制方法。
在基于角色的方法中，机器鱼在不同的角色中进行切换，不同的角色对应着完成不同任务的能力，不同机器鱼按各自获取的环境信息决定自身的角色，从而实现协调控制。
在基于领航员的方法中。
多条机器鱼均具有一个行为集合，领航员机器鱼选择从自己的行为集合中选择适当的行为并发送协作信息给其他机器鱼，其他机器鱼根据自身获取的信息和领航员机器鱼下达的协作信息从自身的行为集合中选取适当的行为来执行以实现协作。
３．２仿生机器鱼系统图４多仿生机器鱼协调控制系统在图４中，给出了一个多仿生机器鱼系统，其中ｌ是控制主机，２是控制命令发送装置，３是支撑架，４是摄像机，５是鱼池，６’为日标，７是机器鱼本体。
ｔ摄像头采集水中机器鱼的图像用于机器鱼的定位，自动化理论、技术与应用计算机完成图像处理、控制决策和命令下发、机器鱼自主完成接收到的命令。
通过这个系统可以完成机器鱼基于视觉反馈的运动控制和多仿生机器鱼协调控制。
图５几种不同类型的仿生机器鱼在图５中给出了几种由中科院自动化所研制的几种不同的仿生机器鱼。
图５（ａ）是验证机器鱼身体尾鳍协调摆动实现游动运动的机器鱼原型。
图５（ｂ）是具有胸鳍的机器鱼用于验证依靠胸鳍完成上浮下潜运动。
图５（ｃ）是装配有红外传感器的仿生机器鱼验证基于红外传感器的自主避障控制策略。
图５（ｄ）是装配有摄像头的仿生机器鱼用于验证基于视觉的当导航控带嚷策略。
４结论仿生机器人是机器人学中的一个热点研究内容。
仿生机器鱼的研究对于开发研制新型高效、高机动性的水下潜器具有重要意义。
现有的研究在运动机理、控制和机构设计、系统集成、实验研究、乃至应用等方面都有了很好的进展，但由于鱼类游动机理的复杂性，还存在许多工作需要深入开展。
而机器鱼研制则是一个需要运动机理、机构设计、驱动系统、控制方法等多个领域协作才可能逐步取得进展。
现有的机器鱼系统在各方面还都存在极大的改进完善空间。
参考文献［１】ＳｆａｋｉｏｔａｋｉｓＭ，ＬａｎｅＤＭ，ＤａｖｉｅｓＪＢＣ．Ｒｅｖｉｅｗｏｆｆｉｓｈｓｗｉｍｍｉｎｇｍｏｄｅｓｆｏｒａｑｕａｔｉｃｌｏｃｏｍｏｔｉｏｎ．ＩＥＥＥＪ．ＯｃｅａｎｉｃＥｎｇ．，１９９９，２４（２）：２３７—２５２【２】２ＰＷｅｂｂ．ＦｏｒｍａｎｄＦｕｎｃｔｉｏｎｉｎＦｉｓｈＳｗｉｍｍｉｎｇ．ＳｃｉｃｅＡｍｅｒｉｃａｎ．１９８４．Ｖ０１．２５１．Ｐ５８－－６８［３】３ＴｒｉａｎｔａｆｙｌｌｏｕＭＳ，ＴｒｉａｎｔａｆｙｌｌｏｕＧＳ．Ａｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｗｉｍｍｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ．ＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＡｍｅｒｉｃａｎ，１９９５，２７２（３）：６４．７０【４】ＴａｙｌｏｒＧＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｓｗｉｍｍｉｎｇｏｆｌｏｎｇｎａｒｒｏｗａｎｉｍａｌｓ．Ｐｒｏｃ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄ，Ｓｅｒ．Ａ．１９５２，ｖ０１．２１４，１５８．８３［５】５ＬｉｇｈｔｈｍＭＪ．Ｎｏｔｅｔｈｅｓｗｉｍｍｉｎｇｏｆｓｌｅｎｄｅｒｆｉｓｈ．Ｊ．ＦｌｕｉｄＭｅｃｈ．１９６０，ｖ０１．９：３０５．３１７［６】ＷｕＴＹＳｗｉｍｍｉｎｇｏｆａｗａｖｉｎｇｐｌａｔｅ．Ｊ．ＦｌｕｉｄＭｅｃｈ．１９６ｄ，ｖ０１．１０，３２６３４４［７】７ＬｉｇｈｔｈｉｌｌＭＪ．Ａｑｕａｔｉｃａｎｉｍａｌｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎｏｆｈｉｇｈｈｙｄｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｊ．ＦｌｕｉｄＭｅｃｈ．１９７０，ｖ０１．４４，２６５．３０１【８］ＬｉｇｈｔｈｉｎＭＪ．Ｌａｒｇｅ－ａｍｐｌｉｔｕｄｅｅｌｏｎｇａｔｅｄ－ｂｏｄｙｔｈｅｏｒｙｏｆｆｉｓｈｌｏｃｏｍｏｔｉｏｎ．Ｐｒｏｃ：．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄ，Ｓｅｔ．Ｂ．１９７１，ｖ０１．１７９，１２５．１３８仿生机器鱼的研究与开发作者：王硕， 沈志忠， 曹志强， 周超， 王龙， 桑海泉作者单位：中国科学院自动化研究所,复杂系统与智能科学实验室,北京,1000801.学位论文孙发明超磁仿生机器鱼力学机理及数值模拟2009在工业、国防、石油化工和医学等领域中，由于环境和其它因素的限制，迫切需要各种能在液体介质中平稳灵活移动的新型微小型机器人。
特别是无线驱动并具有很高的机动性和灵活性的机器人更受人青睐。
比如在医学中利用微小型机器人做精密手术，能避免对患者手术开刀和缝补伤口，将使患者的伤害达到最小。
再比如，在工业上，微小型机器人常常被用来维护工业管道以及探伤等。
随着智能材料的研制和应用，微小型机器人得到了较快的发展。
超磁致伸缩材料是一种特殊的智能材料，通过外磁场可以达到无线控制的目的。
因此研究和设计特殊的仿生超磁机器鱼，成为一个较好的选择。
然而这类机器鱼驱动的关键技术和机理有待于进一步研究。
本文采用合金薄板模拟鱼尾骨架，贴在该薄板上的超磁致伸缩材料模拟鱼体肌肉，用外磁场来模拟鱼的神经控制系统，建立了一种利用外磁场驱动仿生机器鱼的力学模型。
通过研究机器鱼的游动机理，设计了一种驱动机器鱼游动的超磁动力驱动器。
超磁仿生机器鱼的设计避免了携带动力系统，易于实现机器鱼的小型化和微型化，并在管道作业等有着重要的意义。
论文分析了外磁场频率、鱼尾材料参数和几何参数等因素对鱼尾摆动所产生的平均驱动力的影响。
发现了外磁场频率接近鱼尾系统的固有频率时，鱼尾摆动所产生的驱动力达到一个较大的峰值。
这样通过调节外部磁场频率可实现了控制超磁机器鱼游动。
通过对鱼尾的不同摆动模式进行了数值模拟，得到了鱼尾的各种摆动模态、鱼体游动轨迹以及鱼尾摆动流场尾迹。
模拟自然界鱼类特征，揭示了自然界金枪鱼类，梭鱼类和蝴蝶鱼类等的游动机理。
计算和分析结果表明，在外磁场作用下，机器鱼鱼尾被激励和摆动，其摆动模态可以通过调节外磁场强度和频率来控制。
在一般情况下当外磁场以系统的二阶固有频率工作时其工作效率最佳。
在此情况下鱼尾摆动产生了推力型反卡门涡街形态的尾迹涡流。
针对不同的液体媒介或不同的鱼尾材料和几何形状，最优的鱼尾摆动所对应的最佳外磁场频率是不同的。
应该指出鱼尾长度对机器鱼的游动也有较大的影响。
各阶摆动模态都存在一个最佳鱼尾长度，这样通过改变鱼尾的长度，也可以调整机器鱼游动的姿态，以适应具体环境。
借助于此研究和发现，以及优化鱼尾长度和外磁场频率等参数，提出了机器鱼的一种新的设计思想，设计出前后两鱼尾的新型水下双尾机器鱼。
该仿生机器鱼在外磁场一特定的频率下向前游动，而在另一特定的频率下向后游动。
这样实现了通过调整外部磁场频率控制机器鱼前后游动。
在此基础上考虑非线性阻尼和几何大变形情况，研究和讨论了问题的稳态解和非稳态解。
结合金枪鱼和梭子鱼的形态特征，以三种形状的鱼尾为例，它们分别对应矩形参照鱼尾、金枪鱼月牙形鱼尾和梭子鱼形态特征鱼尾。
分别以问题的稳态解和非稳态解研究了机器鱼巡游和加速游动以及沿鱼尾长度的驱动力分布。
揭示了鱼尾形状对机器鱼性能的影响，同时也解释了鱼类游动的物理现象。
研究结果对仿生机器鱼性能方面的设计有特殊的应用价值。