机器鱼论文
一种仿生机器鱼的设计

EXCHANGE OF EXPERIENCE 经验交流摘要:目前,海洋、河流的污染状况日趋恶化,海洋、河流中污染物的情况随着时间的推移而变得更加严重。
论文设计一种仿生机器鱼,模仿鱼的游动,并搭建复杂自动控制系统,实现仿生机器鱼的自主游动、遥控游动和水体监测等功能。
本仿生机器鱼可以在水中长时间工作,提高工作效率,降低风险,而且可以监测水体质量。
关键词:仿生鱼;水下机器人;模块化;多传感器一、系统总体设计本作品设计一种仿生机器鱼,模仿鱼的游动,并搭建复杂控制系统等,实现机器鱼的自主游动、遥控游动和水体监测等功能。
控制方式上,仿生鱼上安装红外光电开关等传感器,搭载32通道舵机控制器,蓝牙信号控制舵机,可实现仿生鱼在水中的受控游动,根据视频传输实时画面来控制,以适应复杂的使用环境,加强其可靠性程度。
机体中部设置主控板及电源,背部设置充电接口,尾部设置三枚舵机来实现机体的驱动动力来源,机体两侧的鱼鳍控制机体的上浮下沉,背部鱼鳍由舵机控制机体的运动趋势方向,头部及腹部配置多功能模块搭载平台,以根据不同需求搭载不同模块。
本仿生鱼上承载无线数据传输装置等,可实现图像拍摄、采集,将收集到的数据信号传输到中央处理设备并做出避障等动作,以及检测水体质量等功能。
二、硬件系统(一)测距模块机器仿生鱼头部壳载有模块化云台,搭载测距模块[1],测距模块主要包括:电源电路、超声波发射单元、超声波接收单元、声音报警单元、单片机最小系统等。
(二)蓝牙控制模块蓝牙控制模块包括(如图1所示):电源电路、继电器、单片机最小系统等。
蓝牙模块搜索蓝牙地址并连接,单片机最小系统接收到信号后控制主机的舵机控制板,控制板调取相应的指令库文件,执行相应的动作组,从而控制机身的运动。
(三)遥控单元遥控单元由控制电路、操纵器、无线数字传输单元和遥控接收机组成[2]。
操纵器采取按键识别,将每个按键对应的遥控指令转换成编码信号,并通过单片机的串口发出。
无线数字传输单元主要完成指令编码信号的调频和高频功率放大,然后由发射天线对编码信号进行发送。
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。
机器鱼作文四百字

机器鱼作文四百字《机器鱼》篇一嘿,你知道机器鱼吗?这玩意儿可太酷了。
我第一次见到机器鱼的时候,就觉得像是从未来穿越过来的小怪物。
那是在一个科技展览会上,我正闲逛着,突然就看到一个大玻璃缸里有个东西在游来游去。
我凑过去一看,哟呵,这不就是机器鱼嘛。
它的样子和真鱼有那么点像,但又透着一股机械的那种冷硬感。
它的身体像是用某种光滑的金属制成的,在灯光下还闪着光呢,就像鱼穿上了一身银色的铠甲。
鱼鳍呢,摆动起来特别有规律,“哗啦哗啦”的,就像小桨在水里划动。
我当时就想,这东西到底有啥用啊?难道只是为了在展览会上博人眼球吗?也许不是吧。
旁边有个讲解员,我就凑上去听了一耳朵。
原来这机器鱼还能用于水下探测呢。
比如说在一些危险的水域,像那些被污染得很严重的地方,或者是有暗礁的海域,派真人潜水员下去可能会有危险,这时候机器鱼就能大显身手了。
它可以游到那些地方,把水下的情况探测得一清二楚,什么水温啊、水质啊,还有海底的地形地貌之类的。
我就想,这可真是个厉害的小玩意儿,就像一个小小的水下特工。
我站在那儿看了好久,心里就琢磨着,这机器鱼要是再发展发展,是不是以后能像真鱼一样在水里自由自在地生活呢?它会不会和真鱼成为朋友呢?哈哈,这想法可能有点傻。
不过你想啊,如果有一天,机器鱼在海里游着,旁边跟着一群真鱼,那场面多有趣啊。
就像科幻电影里演的那样,机器和生物和谐共处。
可是我又有点担心,这机器鱼要是在水里太多了,会不会影响到真鱼的生活呢?毕竟它是个机器,不是真正的生物。
万一它在水里出故障了,会不会污染环境呢?我这心里啊,就像一团乱麻,各种想法在脑子里打架。
不过不管怎么说,机器鱼确实是人类智慧的结晶。
它就像一个小小的窗口,让我们看到了科技发展的无限可能。
说不定在不久的将来,我们的生活里到处都能看到这种神奇的机器鱼呢。
到时候,我们再看到水里游着的东西,可能都得先分辨一下是真鱼还是机器鱼了,哈哈。
《机器鱼》篇二机器鱼,这个名字听起来就很有科技感,感觉像是从科幻小说里跑出来的家伙。
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。
机器鱼论文

仿生机器鱼国内外研究现状及分析摘要:介绍了鱼类推进模式的分类及特点,分析了仿生机器鱼的特点。
介绍了国内外仿生机器鱼研制的成果和现状,在此基础上分析了仿生机器鱼研究面临的几个主要问题。
关键词:机器鱼;推进模式;升潜模式;现状引言长期生活在水下的鱼类,经过多年的进化,形成了十分完备的游动性能和器官。
水下推进器的设计目标希望具有效率高、速度快、灵活性好等优点,而鱼类游动恰好具有这些优点,从而在世界范围内兴起了仿生机器鱼研究的热潮。
由于其具有的特点,从而在军事等各个方面都有广泛的发展前景。
1)要求作业时间长、范围大,但本身承载能力或承载空间有限、不能加载太多能源的场合;2)要求机动性能高的场合,如管道检测,管道内部结构复杂,采用微小型机器鱼可较好地完成作业任务;3)海洋生物观察.常规螺旋桨推进器噪声大,对环境的扰动大,使水下运动装置很难接近所要观察的海洋生物,采用微小型机器鱼有望解决这一问题;4)海底勘探及海洋救捞等。
采用仿生推进方式可以容易地进入环境复杂的海洋空间,如沉船内部,珊瑚礁群,完成常规潜器所不能完成的作业任务;5)军用方面。
由于机器鱼噪声低、对环境扰动小、不易被声纳发现、易于隐蔽,它不仅为人们研制新型高效、低噪声、机动灵活的柔性潜艇提供了新的思路,而且可直接进行水下侦察,发现敌方雷区,跟踪及摧毁敌方潜艇。
鉴于仿生机器鱼的诸多优点,国内外学者越来越重视新型仿生机器鱼的研究与开发,取得了很多阶段性的成果,设计了各种各样的机器鱼样机,机器鱼的理论和实验研究已渐显规模。
1、仿生机器鱼的分类及特点1.1、鱼类推进模式分类1)喷射式。
乌贼、鱿鱼、水母等依靠身体躯干的特殊构造,它们由身体内部的特殊部位向后挤压水流产生后向推力,利用动量守恒定理向前推进。
2)鳗鲡模式。
即鳗行式,如鳗鱼、水蛇等,如图1所示,它们的游动犹如正弦波形的前进一样,把身体当作推进器,用从头到尾波动身体来游动。
3)醪科模式。
波动主要集中在身体后2/3部分,推进力主要由具有一定刚度的尾鳍产生,推进速度和推进效率较鳗鲡模式高,在速度、加速度和可控性三者之间有最好的平衡。
海洋机器鱼作文

海洋机器鱼作文你能想象在神秘又广阔的海洋里,有一群超酷的家伙在游来游去吗?它们可不是普通的鱼,而是海洋机器鱼!我第一次知道海洋机器鱼的时候,就觉得这简直是人类超棒的发明。
这些机器鱼长得就像真鱼一样,有着流线型的身体,在水里游动的时候那姿态可优雅了。
它们的“皮肤”光滑锃亮,有些还被设计成五彩斑斓的,要是在海里看到,保准会被当成是海里新冒出来的奇特物种。
这些机器鱼可有着大用处呢!你知道海洋那么大,有些地方对于人类来说可危险了,比如深海的水压大得能把人压扁,还有那些神秘莫测的海沟。
但是机器鱼可不怕,它们就像勇敢的小探险家一样,大摇大摆地就往那些地方游去。
它们可以去探测海洋的深度、水温,还能检测水质呢。
比如说,要是哪里的海水被污染了,机器鱼就能快速地把消息传回来,就像一个小小的海洋环保卫士。
我听说有一些机器鱼还能模仿真鱼的行为。
真鱼怎么摆动尾巴,它们就怎么摆动尾巴;真鱼怎么找食物,它们也能做出相似的动作。
这可太厉害了,有时候连海里的其他生物都被它们骗了呢。
有一次,我看到一个视频,机器鱼混在一群真鱼中间,那些真鱼还好奇地凑上去看这个奇怪的新伙伴,那场面真是有趣极了。
而且啊,这些海洋机器鱼还特别聪明。
它们内置了超级复杂的程序,可以自己在海里找路。
就像我们在陆地上用导航一样,它们在海里也有自己的“导航系统”,可以避开那些危险的礁石和漩涡。
要是遇到了什么突发情况,比如说被大股的海流冲击了,它们也能迅速调整自己的姿态,继续稳稳地游向目标。
海洋机器鱼也有一些小麻烦。
有时候它们的电池不够用,就像我们的手机突然没电一样尴尬。
要是在海里正执行任务的时候没电了,那可就只能在海里“躺平”了。
还有的时候,它们的信号传输会受到干扰,就像我们在电梯里手机没信号一样,这时候就和人类小伙伴失去联系了。
但是不管怎么说,海洋机器鱼还是超级酷的存在。
它们就像连接人类和海洋的小使者,让我们能更好地了解那片神秘的蓝色世界。
说不定在未来,这些机器鱼还会变得更厉害,能发现更多海洋的秘密呢!我都有点迫不及待想看看它们以后的样子了。
有趣的纳米机器鱼作文

有趣的纳米机器鱼作文英文回答:Nano fish robots are fascinating inventions that have the potential to revolutionize various industries and fields. These tiny robotic fish, which are only a few centimeters in size, are designed to mimic the movements and behaviors of real fish. They are equipped with advanced sensors, microprocessors, and actuators that allow them to swim and navigate autonomously in water.One of the most impressive features of these nano fish robots is their ability to communicate and cooperate with each other. They can form schools and work together to perform tasks such as environmental monitoring, underwater exploration, and even search and rescue operations. For example, a group of these robotic fish can be deployed in a polluted water body to collect data on water quality and identify sources of contamination. They can also be used to inspect underwater structures such as pipelines or shiphulls without the need for human divers.These nano fish robots are also highly adaptable and can be programmed to adapt to different environments and situations. They can adjust their swimming patterns and behaviors based on the conditions they encounter. For instance, if they sense a change in water temperature or pH level, they can modify their swimming speed or direction to avoid potential dangers or explore new areas of interest. This adaptability makes them valuable tools for scientific research and exploration.In addition to their practical applications, nano fish robots also have the potential to be used for entertainment and education purposes. Imagine having a tank filled with these tiny robotic fish that can swim and interact with each other. It would be a fascinating and educational experience for children and adults alike. Furthermore, these robots can be programmed to perform synchronized swimming routines or even participate in underwater races, providing entertainment for spectators.中文回答:纳米鱼机器人是一种令人着迷的发明,有潜力在各个行业和领域引发革命。
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。
仿生机器鱼介绍范文

仿生机器鱼介绍范文仿生机器鱼是一种仿照真实鱼类外形和行为特征而设计的机器人。
它能够在水中自由游动,模拟鱼类的游泳动作,具备与真实鱼类相似的机械和电子传感器系统,可以对水质环境进行监测,进行水文调查和探测工作。
仿生机器鱼是一项综合了机械、电子、自动控制、生物学等多项技术的创新性研究项目。
仿生机器鱼的外形和结构设计一般基于真实鱼类的形态特征。
它通常由鱼体、尾鳍、背鳍、胸鳍、腹鳍和各种传感器组成。
鱼体一般采用轻质材料制成,以便提高其浮力和敏捷性。
尾鳍则是仿照真实鱼类的鱼尾设计,能够通过尾鳍的摆动来推动鱼体的运动。
同时,仿生机器鱼还配备了多个灵活可动的鳍,可以模拟鱼类的踏水和转向动作,以更好地适应不同的水流条件。
仿生机器鱼内部的机械和电子传感器系统是实现其智能水下探测和监测功能的关键。
它通常包括电机、传感器、控制器和通讯模块等。
电机用于驱动鱼体和鳍的运动,通过改变尾鳍和鳍的振动频率和幅度来调节鱼体的速度和方向。
传感器用于感知水质环境,包括温度、深度、盐度、酸碱度等参数的测量。
控制器根据传感器反馈的数据,运用自主控制算法,实现鱼体的自主导航和自主决策。
通讯模块则用于与其他仿生机器鱼或指挥中心进行无线通讯。
仿生机器鱼在实际应用中具有广泛的潜力和重要的价值。
首先,仿生机器鱼可以用于水下探测和监测任务。
它可以携带高精度的传感器,对水质环境进行实时监测和数据采集,为水文调查、海洋科学研究和环境保护等领域提供宝贵的信息。
其次,仿生机器鱼还可以用于水下和救援行动。
它可以在水下进行灵活的和救援任务,寻找被困的人员或物品,提高搜救工作的效率和准确性。
此外,仿生机器鱼还可以用于水下工程、海底资源勘探、海洋军事等领域,发挥重要的作用。
虽然仿生机器鱼在水下探测和监测领域具有广泛的应用前景,但目前还面临一些技术挑战和发展难题。
首先,仿生机器鱼的设计和制造要求较高,需要融合多学科的知识,如机械、电子、自动控制、生物学等。
其次,仿生机器鱼需要具备较长的工作时间和较高的工作稳定性,以满足长期水下探测和监测的需求。
机器鱼作文四百字

机器鱼作文四百字Robotic Fish机器鱼Robotic fish, similar to their living counterparts, are becoming increasingly popular in aquatic environments.与生活中的同类相似,机器鱼在水域中变得越来越受欢迎。
These lifelike creations are not only a marvel of modern technology, but also serve a variety of practical purposes.这些栩栩如生的创造物不仅是现代技术的奇迹,还能满足各种实际需求。
In the field of marine research, robotic fish provide a non-invasive method of observing and collecting data on marine life.在海洋研究领域,机器鱼提供了一种非侵入性的观察和收集海洋生物数据的方法。
Their ability to maneuver through various water conditions allows scientists to study marine environments with minimal disturbance to the natural ecosystem.它们在各种水域条件下的操控能力使科学家们能够以最小程度干扰自然生态系统的方式研究海洋环境。
Furthermore, robotic fish are being used in the field of environmental monitoring to detect and mitigate pollution in bodies of water.此外,机器鱼正被用于环境监测领域,以检测和减轻水体污染。
仿生机器鱼的运动控制技术研究

仿生机器鱼的运动控制技术研究第一章:引言随着科技的不断发展,人们对仿生机器人的研究越来越深入,仿生机器鱼也因其优良的灵活性、自适应性、高效性等特点而备受关注。
仿生机器鱼作为一种新型水下机器人,已经广泛应用于水下探测、水下作业等领域。
其中,运动控制技术的研究对于仿生机器鱼的性能提升具有重要的意义。
本文将对仿生机器鱼的运动控制技术进行研究和探讨。
第二章:仿生机器鱼的结构与运动模式仿生机器鱼的结构一般包括身体、尾部、鳍和控制模块等部分。
不同的仿生机器鱼结构也会对运动特性产生影响。
在运动模式方面,仿生机器鱼主要包括三种类型:摆尾式、扭腰摆尾式和自由游泳式。
摆尾式的仿生机器鱼通过尾部抖动来产生前进的推进力,扭腰摆尾式的仿生机器鱼则采用躯干的扭动来产生前进力,自由游泳式的仿生机器鱼则逐渐产生推进力,并向水中进行泳姿的优化。
第三章:仿生机器鱼的运动特性分析仿生机器鱼的运动特性受到其结构和运动模式的影响。
在仿生机器鱼运动过程中,需要考虑到其前进方向控制、稳定性保持和定位等问题。
在前进方面,能否实现快速而稳定的前进显得尤为重要。
稳定性方面,仿生机器鱼需要考虑到水流力和惯性力等因素的影响。
在定位方面,仿生机器鱼需要通过对自身位置的感知,以及对环境的识别和理解,实现水下作业等任务。
第四章:仿生机器鱼的控制方法在仿生机器鱼的控制方法中,传统的PID控制方法被广泛应用,可实现基本的前进控制和姿态控制。
同时,为了更好地实现仿生机器鱼的运动控制,一些新的控制方法也开始涌现。
如模糊控制、人工神经网络控制和遗传算法控制等。
这些新的控制方法可以更好地解决仿生机器鱼运动过程中的非线性、不确定性和耦合性等问题,从而提高仿生机器鱼的性能和稳定性。
第五章:仿生机器鱼的优化算法仿生机器鱼的运动控制需要考虑多种因素,如运动模式、流体力学特性、水流环境等。
针对这些因素,仿生机器鱼的运动控制可以通过优化算法来进行提升。
常见的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、人工蜂群算法和差分进化算法等。
我的奇思妙想机器鱼作文

我的奇思妙想机器鱼作文
在深蓝的海洋里头,有这么一群机械鱼在游。
哎呦,你看它们
的身体还会闪闪发光,就像从未来穿越过来的信号一样。
这些机器
鱼啊,跟咱们平时见的海洋生物可不一样,它们超级智能,想在海
里怎么游就怎么游,什么任务都能搞定!
知道吗?海洋生物学家们现在都用这些机器鱼去深海探险了。
它们小小的身体,在珊瑚礁里游来游去,轻松得很!还能帮科学家
们记录下超珍贵的海洋生态数据呢。
而且,这些机器鱼超敏感,海
水温度、盐度有什么变化,它们都能立刻感觉到,并告诉科学家们,这简直太棒了!
机器鱼的身体里啊,其实都是一堆超精密的机械和电路。
你猜
怎么着?它们的电池还能利用海水流动自动充电!是不是很厉害?
所以啊,这些机器鱼能在海里工作好久好久。
还有啊,它们身上还
有超先进的通讯设备,收集到的数据立马就能传给地面上的科学家们。
纳米机器鱼作文600字

纳米机器鱼作文600字英文回答:Nano fish robots are a fascinating invention that has the potential to revolutionize various industries and fields. These tiny machines, measuring only a fewmillimeters in length, are designed to mimic the movements and behaviors of real fish. They are equipped with sensors, actuators, and a power source, allowing them to swim and navigate through water just like their biological counterparts.One of the key advantages of nano fish robots is their ability to access hard-to-reach areas in underwater environments. For example, they can be used to inspect and repair underwater structures such as pipelines and oil rigs. In the past, humans had to rely on divers or remotely operated vehicles (ROVs) to perform these tasks, which can be time-consuming and expensive. With the introduction of nano fish robots, these tasks can be completed moreefficiently and cost-effectively.Another potential application of nano fish robots is in environmental monitoring. These tiny machines can be deployed in lakes, rivers, and oceans to collect data on water quality, temperature, and pollution levels. By continuously monitoring these parameters, scientists and environmentalists can gain valuable insights into the health of aquatic ecosystems and take necessary measures to protect them. This can help prevent the spread of harmful pollutants and ensure the sustainability of our water resources.Furthermore, nano fish robots have the potential to revolutionize the field of medicine. Imagine a scenario where these tiny machines are injected into a patient's bloodstream to deliver targeted drug therapies or perform minimally invasive surgeries. They can navigate through the blood vessels, reach specific organs or tissues, anddeliver medications or perform precise surgical procedures. This could significantly improve the effectiveness and precision of medical treatments, leading to better patientoutcomes.中文回答:纳米机器鱼是一种令人着迷的发明,有潜力彻底改变各个行业和领域。
海洋机器鱼作文

海洋机器鱼作文The development of underwater robotic technology has led to the creation of robotic fish, also known as "ocean machine fish". These robotic fish are designed to mimic the movements and appearance of real fish, and they have the potential to revolutionize underwater exploration and research.海洋机器鱼的设计灵感来源于真实鱼类的运动方式和外观特征。
它们采用了生物仿生学的理念,在设计上追求更加逼真的模拟。
海洋机器鱼可以利用机械和电子设备实现鱼类的游动方式,从而实现更加高效的水下探索和研究。
One of the key benefits of using robotic fish for underwater exploration is their ability to navigate through complex underwater environments with ease. Unlike traditional underwater vehicles, such as submarines or remotely operated vehicles (ROVs), robotic fish are capable of maneuvering through tight spaces and intricate coral reefs without causing damage to the delicate ecosystems.海洋机器鱼在水下探索中具有独特的优势,它们可以轻松地在复杂的水下环境中进行导航。
纳米机器鱼作文

纳米机器鱼作文Nanorobot fish are a remarkable innovation in the field of robotics and nanotechnology. 纳米机器鱼是机器人技术和纳米技术领域的一项值得关注的创新。
These tiny robotic fish are designed to mimic the swimming behavior of real fish, and are capable of performing various tasks in underwater environments. 这些微小的机器鱼被设计成能够模仿真实鱼类的游泳行为,并且能够在水下环境中执行各种任务。
From environmental monitoring to underwater exploration, nanorobot fish have the potential to revolutionize many aspects of ocean science and technology. 从环境监测到水下探索,纳米机器鱼有潜力颠覆海洋科学和技术的许多方面。
One of the most significant advantages of nanorobot fish is their small size and maneuverability. 纳米机器鱼最显著的优势之一就是它们的小尺寸和机动性。
Because of their tiny size, these robotic fish can easily navigate through narrow underwater spaces and collect data from hard-to-reach areas. 由于它们微小的体积,这些机器鱼可以轻松地在狭窄的水下空间中穿行,并从难以到达的地方收集数据。
环保纳米机器鱼作文

环保纳米机器鱼作文英文回答:Nano fish robots are a fascinating innovation in environmental conservation. These tiny machines are designed to mimic the movements and behaviors of real fish, allowing them to navigate through water bodies and perform various tasks to help protect the environment.One of the main advantages of nano fish robots is their ability to monitor water quality. They are equipped with sensors that can detect pollutants, such as chemicals or heavy metals, in the water. For example, if there is an oil spill in the ocean, these robots can be deployed to quickly assess the extent of the damage and provide real-time data to scientists and environmental agencies. This information can then be used to develop effective strategies for cleaning up the spill and minimizing its impact on marine life.In addition to monitoring water quality, nano fish robots can also be used for tasks such as removing debris or invasive species from water bodies. Imagine a lake that is infested with a non-native plant species that is threatening the ecosystem. Instead of manually removing the plants, which can be time-consuming and labor-intensive, these robots can be programmed to identify and remove the invasive species autonomously. This not only saves time and effort but also reduces the risk of further spreading the invasive species.Furthermore, nano fish robots can be used forscientific research purposes. They can collect samples of water, sediment, or even organisms for analysis. This can help scientists study the health of aquatic ecosystems and understand the impact of human activities on them. For example, if there is a concern about the effects of a new industrial plant on a nearby river, these robots can be deployed to collect water samples and monitor any changes in water quality over time.中文回答:环保纳米机器鱼是一项令人着迷的环境保护创新。
环保机器鱼作文

环保机器鱼作文
《环保机器鱼》
嘿,你知道吗?我前几天去海边玩呀,那可真是一次有趣的经历呢。
当我漫步在沙滩上的时候,看着那蓝色的大海,心里别提多舒畅啦。
突然,我发现海面上有个奇怪的东西在游来游去,仔细一瞧,哎呀呀,那竟然是一条机器鱼!它浑身银光闪闪的,在阳光下特别耀眼。
这机器鱼游起来的样子可灵活啦,真的就和真鱼没啥两样。
我就那么好奇地盯着它看呀,看着它在水里穿梭着。
我发现它好像在执行什么特别的任务呢。
只见它一会儿游到这边,一会儿游到那边,每游到一处,好像就会把一些漂浮的东西给“吃”进去。
嘿,这可太有意思啦!我开始在想,这玩意儿不会就是传说中的环保机器鱼吧。
我就一路跟着它看呀,看着它那么努力地“工作”着。
它真的好认真呀,把那些可能会污染大海的小垃圾呀都给清理掉了。
我心想,要是有很多这样的环保机器鱼在海里,那我们的大海不就一直都能干干净净的啦。
看着看着,我突然觉得我们真应该好好保护大海呀。
如果大海被污染了,那这些机器鱼得有多辛苦呀。
而且呀,我们也会失去这么美丽的大海呢。
从那以后呀,我就决定以后自己也要更加注意环保,像那条努力工作的环保机器鱼一样,为保护我们的环境出一份力。
哎呀,真希望以后能经常看到这些可爱的环保机器鱼在大海里欢快地游来游去呀,守护着我们的蓝色家园!。
纳米机器鱼作文600字

纳米机器鱼作文600字Nanotechnology has significantly advanced in recent years, leading to the creation of nano fish robots. 近年来,纳米技术取得了显著进步,导致了纳米机器鱼的创造。
These nano fish robots are designed to mimic the movement of real fish, enabling them to swim through water with incredible precision. 这些纳米机器鱼被设计成模仿真实鱼类的运动,使它们能够以惊人的精度在水中游动。
One of the main applications of nano fish robots is in environmental monitoring and pollution control. 纳米机器鱼的主要应用之一是在环境监测和污染控制领域。
These tiny robots can be deployed in water bodies to collect data on water quality, detect pollutants, and help prevent environmental disasters. 这些小小的机器人可以部署在水体中,收集水质数据,探测污染物,有助于防止环境灾难发生。
Moreover, nano fish robots can also be used in underwater exploration and research. 此外,纳米机器鱼还可以用于水下探索和研究。
Their small size and agility make them ideal for navigating tight spaces and gathering information in underwater caves or coral reefs. 它们小巧灵活的特点使其能够很好地在水下洞穴或珊瑚礁中进行信息收集。
机器鱼本体及控制系统开发

重庆大学本科学生毕业设计(论文)机器鱼本体及控制系统开发学生:学号:指导教师:专业:自动化重庆大学自动化学院二O一一年六月Graduation Design(Thesis) of Chongqing University Design of Robot Fish and its Control SystemUndergraduate:Supervisor:Major: AutomationAutomationChongqing UniversityJune 2011摘要本文的主要目的是设计一个观赏型机器鱼系统。
相对于真鱼,机器鱼无需特别照顾,并可以与人进行交互。
整个设计过程分为机械结构设计,硬件设计和软件设计。
在选择舵机作为驱动源的基础上,提出了分段式机械设计方法,将机器鱼分为头部,中部和尾部三个部分分别设计。
头部用于放置控制电路,中部用于放置舵机、电池及传动机构,尾部无内部结构。
采用这种设计,可以使机器鱼设计更具有模块化的特点且便于密封防水。
为了使机器鱼外形美观,采用了增加支架与架设肌肉的设计方案,并且对整条鱼进行蒙皮设计,使外观更真实。
机器鱼的硬件部分包括电源、传感器、无线通信模块和控制电路。
电源部分采用镍氢电池串联并添加稳压电路来实现。
传感器用于检测障碍,采用的是红外光电传感器。
对于无线通信,采用NRF24L01无线通信模块来实现。
控制电路的主要作用是采集传感器的信号,控制无线模块接收数据以及通过运算控制舵机的运转,从而控制机器鱼的运动。
软件部分主要包括运动模式的选取与控制程序的设计。
对于运动模式,我们选择常见的鲹科模式,控制程序基于51单片机编写,内容包括无线通信,传感器检测,运算与舵机控制。
经实验,机器鱼最终运动效果良好,可以正常躲避障碍物,使用遥控器可以对机器鱼进行自由遥控,达到了设计目标。
关键词:机器鱼,观赏型,分段设计,躲避障碍,遥控ABSTRACTThe main purpose of this paper is to design an Ornamental robotic fish system. Relative to the real fish, the robotic fish don’t need to be taken special care of and can interact with people. The entire design process is divided into mechanical design, hardware design and software design.On the basis of select the steering gear as the driving source, in mechanical design,. Proposed the segmental design, the robotic fish is divided into three parts of head, middle and tail and designed respectively. Head for placing the control circuit, the central place for the servo, battery and transmission, tail hasn’t internal structure. Using this, robotic fish design is more modular and easy to seal waterproof. Use the increase in stent design and erection of muscle to make the robot fish beautiful. And the design of the whole fish skin make the fish look more real.The hardware of the robotic fish include power, sensors, wireless communication module and control circuitry. For power using nickel-metal hydride batteries in series and add a voltage regulator circuit to achieve. Sensors for detect obstacles is an infrared photoelectric sensor. For wireless communication, the NRF24L01 is used. The main function of the control circuit is to collect the sensor signals, control the wireless module to receive data and control the steering operation by operation, so as to control the movement of robotic fish.The software part includes the selection of movement mode and control program design. For the movement mode, we choose the common Carangidae mode, the control program prepared based on 51 single-chip, including wireless communications, sensor, computing and the steering gear control.Experimental results, the movement robot fish works well finally, it can avoid obstacles normally and can be remote control freely. The design goal is achieved.Key words:Robot fish, Ornamental, Segmented design, Avoid obstacles, Remote control目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 仿生机器鱼研究概况 (2)1.2.1国外研究概况 (2)1.2.2国内研究概况 (5)1.3 课题设计目标 (6)2 机器鱼机械结构设计 (8)2.1 机器鱼驱动源选择 (8)2.2 机器鱼机械结构设计 (10)2.2.1自由度选择与分段设计方案 (10)2.2.2头部设计 (11)2.2.3中部设计 (12)2.2.4尾部设计 (14)2.2.5鱼鳍设计 (14)2.2.6防水结构设计 (14)2.3 机器鱼外观设计 (16)2.3.1支架与肌肉 (16)2.3.2蒙皮 (17)3 硬件设计 (19)3.1 电源 (19)3.2 传感 (20)3.3 无线通信 (21)3.4 控制电路 (23)4 运动模式与程序设计 (25)4.1 机器鱼运动模式分类 (25)4.2 运动模式 (26)4.2.1直线运动 (26)4.2.2转弯运动 (26)4.2.3上浮与下潜 (27)4.3 程序设计 (27)5 实验与结论 (32)5.1 实验过程 (32)5.2 实验结果 (32)5.3 结论 (33)参考文献 (34)1 绪论1.1 概述工程技术发展到今天,已经达到了相当高的地步。
我的奇思妙想机器鱼作文

我的奇思妙想机器鱼作文在我天马行空的想象世界里,一直藏着一个超级酷的想法——发明一条神奇的机器鱼!先来说说我为啥会有这么个奇思妙想。
有一回,我跟着爸妈去水族馆玩儿。
那里面的鱼可真是五花八门,啥样的都有。
有慢悠悠游着的金鱼,身上的鳞片在灯光下一闪一闪的,好看得很;还有长得凶巴巴的海鳗,躲在石头缝里,时不时探出头来,吓我一跳;最让我挪不开眼的,是那些五颜六色的热带鱼,一群一群的,像天边的彩霞落在了水里。
我就趴在那鱼缸前面,眼睛都不舍得眨一下。
看着看着,我心里就冒出来一个念头:要是能像这些鱼儿一样,自由自在地在水里游来游去,那该多好啊!可我又不会变成鱼,那咋办呢?嘿嘿,这时候我的小脑袋瓜一转,要是能有一条机器鱼,能带着我去探索水下的世界,那不就成了嘛!我想象中的这条机器鱼啊,它的模样可不能太普通。
它的身体得像一条流线型的剑鱼,这样在水里游起来才能又快又稳。
它的“皮肤”可不是一般的材料,而是一种特殊的防水又抗压的材料,就算是下到深海里,也不用担心被水压给压坏喽。
这“皮肤”的颜色呢,还能根据周围的环境自动变化,就像变色龙一样,一会儿变成蓝色和海水融为一体,一会儿变成珊瑚的颜色和周围的景色完美搭配,这样就不容易被别的鱼发现啦。
机器鱼的眼睛那可是超级厉害的!就像两个高清摄像头,能把看到的东西都清晰地传回到我戴着的特殊眼镜里。
它的眼睛还能发出一种特殊的光线,在黑暗的海底也能把路照得亮堂堂的。
它的鱼鳍呢,可不是单纯为了好看,那是超级灵活的推进器,可以让它在水里随心所欲地转弯、加速、减速。
尾巴就更牛啦,那是一个超强动力的螺旋桨,轻轻一摆,就能像箭一样冲出去。
再来说说这机器鱼的“肚子”里都有些啥宝贝。
首先得有一个超级智能的芯片,这就是它的大脑啦,能听懂我的各种指令,我让它往东它绝对不会往西。
还有一个小小的氧气制造器,能保证我在水下也能呼吸到新鲜的氧气,不用担心被憋坏。
它的肚子里还藏着一个小小的储物空间,可以装一些我在路上发现的小宝贝,比如漂亮的贝壳、奇形怪状的石头啥的。
- 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)。
仿生机器鱼国内外研究现状及分析摘要:介绍了鱼类推进模式的分类及特点,分析了仿生机器鱼的特点。
介绍了国内外仿生机器鱼研制的成果和现状,在此基础上分析了仿生机器鱼研究面临的几个主要问题。
关键词:机器鱼;推进模式;升潜模式;现状引言长期生活在水下的鱼类,经过多年的进化,形成了十分完备的游动性能和器官。
水下推进器的设计目标希望具有效率高、速度快、灵活性好等优点,而鱼类游动恰好具有这些优点,从而在世界范围内兴起了仿生机器鱼研究的热潮。
由于其具有的特点,从而在军事等各个方面都有广泛的发展前景。
1)要求作业时间长、范围大,但本身承载能力或承载空间有限、不能加载太多能源的场合;2)要求机动性能高的场合,如管道检测,管道内部结构复杂,采用微小型机器鱼可较好地完成作业任务;3)海洋生物观察.常规螺旋桨推进器噪声大,对环境的扰动大,使水下运动装置很难接近所要观察的海洋生物,采用微小型机器鱼有望解决这一问题;4)海底勘探及海洋救捞等。
采用仿生推进方式可以容易地进入环境复杂的海洋空间,如沉船内部,珊瑚礁群,完成常规潜器所不能完成的作业任务;5)军用方面。
由于机器鱼噪声低、对环境扰动小、不易被声纳发现、易于隐蔽,它不仅为人们研制新型高效、低噪声、机动灵活的柔性潜艇提供了新的思路,而且可直接进行水下侦察,发现敌方雷区,跟踪及摧毁敌方潜艇。
鉴于仿生机器鱼的诸多优点,国内外学者越来越重视新型仿生机器鱼的研究与开发,取得了很多阶段性的成果,设计了各种各样的机器鱼样机,机器鱼的理论和实验研究已渐显规模。
1、仿生机器鱼的分类及特点1.1、鱼类推进模式分类1)喷射式。
乌贼、鱿鱼、水母等依靠身体躯干的特殊构造,它们由身体内部的特殊部位向后挤压水流产生后向推力,利用动量守恒定理向前推进。
2)鳗鲡模式。
即鳗行式,如鳗鱼、水蛇等,如图1所示,它们的游动犹如正弦波形的前进一样,把身体当作推进器,用从头到尾波动身体来游动。
3)醪科模式。
波动主要集中在身体后2/3部分,推进力主要由具有一定刚度的尾鳍产生,推进速度和推进效率较鳗鲡模式高,在速度、加速度和可控性三者之间有最好的平衡。
4)在醪科加新月型尾鳍模式,鱼的前体基本失去柔性,推进运动仅限于身体后1/3部分,特别是尾鳍至尾柄处。
通过具有一定刚度、高展弦比尾鳍的运动,鱼体产生超过90%的推进力。
该模式适于长时间高速巡游,海洋中游速最快的鱼类如鲨鱼和金枪鱼几乎都采用该推进模式。
快速(巡游速度高达20节)和高效推进(流体推进效率高达80%以上)的优点,使醪科加月牙尾推进成为仿生推进研究的热点。
5)胸鳍摆动/波动式模式。
推进所产生的推进力和推进效率最低,大部分鱼类主要通过胸鳍的摆动/波动来提高游动的机动性或作辅助推进。
1.2、仿生机器鱼的特点1)高效性。
鱼类游动的推进效率高达90%以上,这使得鱼类能够在力量有限、能量消耗相对较少的情况下达到相当的速度并具有持久的耐力,而当前螺旋桨船舶的推进总效率不超过60%。
2)机动性。
主要表现在两点:加速特性和转向特性。
鱼类运动不像当前的螺旋桨推进方式,推进与转弯分离,鱼类通过胸鳍和尾鳍有机配合,实现推进与转弯的有机统一,但在当前的螺旋桨推进方式下的舰艇在高速行驶时需要很大的转向半径。
3)低噪性。
螺旋桨在高速旋转时会产生过多不需要的紊流、非定常的涡流和热量,还会伴随产生大量的空泡噪音、扰动噪音。
而鱼类的游动方式摆动频率低、柔性好,能最大限度地降低其它不必要的能量损失,充分利用并控制涡流,不产生漩涡尾迹,有利于隐身和突防,具有重要的军事价值。
2、机器鱼的国内外研究现状2.1、机器鱼的国外研究现状对鱼类推进模式的研究是仿生机器鱼研制的基础,国外学者很早就致力于这方面的工作。
随着高新技术的发展,1994年MT研究组成功研制了世界上第一条真正意义上的仿生金枪鱼,开启了机器鱼研制的先河。
此后,结合仿生学、材料学、机械学和自动控制的新发展,机器鱼研制渐成热点,表2给出了国外一些典型的机器鱼研究项目。
从表中可以看出,美国和日本进行的机器鱼研究比较多,取得的成果也比较多。
1)在美国,1994年,世界上第一条机器鱼Robotuna在MIT诞生,其研究目的是研制一种能克服目前水下潜器连续工作时间短、高效、快速的水下推进系统。
该鱼长约1.2 m,通过躯体和尾鳍的摆动,能像真鱼一样游动,速度可达2 m/s。
1995年,MIT推出了Robotuna的改进版机器鱼“Pike”,旨在研究鱼的机动性和静止状态下的加速性。
1998年,Draper实验室推出了Robotuna的最高版本VCUUV。
VCUUV 仿黄鳍金枪鱼建造,长8英尺(约2.44 m),重300磅。
其目的在于开发一种利用涡控制推进的自主水下机器人,并通过自由的游动显示良好的减阻性、提高的机动性、方向稳定性、深度保持能力和更高的加、减速性能。
VCUUV可用来完成海底勘探、排雷布雷和光缆铺设等任务。
除了MIT外,1996年,美国新墨西哥大学研究小组将高分子电解质离子交换膜镀在仿生鱼鳍的金属簿片上,通过外加电场实现人造合成肌肉运动,产生了类似鳗鱼的游动方式。
东北大学海洋科学中心用形状记忆合金和链杆结构开发了波动推进的机器鳗鱼,通过身体侧鳍的波动,机器鳗鱼不仅能驱动自身穿越水柱,而且能控制其浮游深度。
如果将多机器鳗鱼构建成一多智能体系统,可以用于潮汐区和江河的科学考察。
1999年,德州农工大学宇航工程系应用SMA驱动技术开发了一种带脊柱的水下仿生潜器。
基于二维波动板理论,SMA驱动单元不仅可以实现水翼的力和力矩控制,而且能够产生向前的推进力。
2)在日本,90年代初,名古屋大学Toshio Fukuda教授开始了微型仿鱼水下推进器的研究,他先后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。
在微型身体波动式水下推进器中,T.FulaKla提出了一种波形合成产生驱动力的方法。
所提出的SMA驱动器由几种模态的SMA构成,根据SMA激励方式的不同,通过波形合成产生多种形状来模拟鳗鲡目鱼类的身体波动,产生推进力,从而实现机器人的水下浮游。
1995年,东海大学的Kato实验室开发了研究人工胸鳍机动性和推进的测试平台——仿黑色鲈鱼机器鱼。
1998年,Shuoxiang Guo和Toshio Fukuda等人研制了一种以离子交换聚合薄膜(ICPF)作为尾鳍驱动元件的微机器鱼样机。
为了研究最优推进方法,开发高推进性能的智能型水下机器人,从1999年开始,运输省船舶技术研究所(SRI)开始了一系列的实验机器鱼项目研究.其中,PF-300用来研究转弯性能;PF-600用来研究推进效率;S-FPsE2000(2000年9月研制)用来研究半自由活塞型斯特灵发动机的推进效率,半自由活塞型斯特灵发动机是SRI研制的一种新型发动机,该发动机的输出可直接用于机器鱼的尾鳍摆动,而不需要使用调速齿轮机构;PF-700主要用于获取更高的推进速度;而UPF-2001旨在研究机器鱼的高性能和多用途;在UPF-2001的基础上,最新研制的PPF-09已具有三维运动的功能,即能实现上升下潜。
此外还有加拿大、比利时、英国都研究制作了机器鱼并且取得了一定结果,在这里不做详细介绍了。
2.2、国内及其与研究现状在鱼类推进机理研究和仿生机器鱼研制方面,国内起步较晚。
80年代中后期,中国科技大学的童秉纲和程健宇博士采用半解析-半数值的方法,提出了三维波动板理论,得到了国际上鱼类生物力学研究群体的广为运用和认同。
1994年华中理工大学开展了柔性尾鳍推进装置的实验与理论研究,初步探讨了尾鳍参数与推进效率之间的关系;哈尔滨工程大学在国防基金的支持下开展了仿生机器章鱼的研究,其主要目的是用于辅助打捞沉船,近期他们又研制了一条仿生金枪鱼;哈尔滨工业大学在国家自然科学基金的支持下开展了水下机器人仿鱼鳍推进机理的研究,建立了利用弹性元件提高驱动效率的实验平台;中科院沈阳自动化研究所制作了两关节的仿生机器鱼模型。
北京航空航天大学机器人研究所深入开展了仿鱼机器人(潜水器)技术的研究,提出了“波动推进理论”及其分析方法,设计研制了游动速度为0.6 m/s的仿生“机器鳗鱼”实验模型;2001年3月又研制了仿生“机器海豚”,并在北京航空航天大学水洞实验室内进行了速度功率参数测定实验、鱼体流动显示实验和鱼体运动阻力测定实验,获取了鱼的摆动推进深层次机理;2001年中科院自动化所复杂系统与智能科学实验室和北航机器人所联合开展“多微小型仿生机器鱼群体协作与控制的研究”,旨在为未来复杂、动态水下环境中多仿生机器人系统控制和协调作业提供理论基础和技术支持。
3、仿生机器鱼研究面临的关键问题仿生机器鱼是一种利用鱼类的游动推进机理实现推进运动的新型水下推进器,是一门多学科交叉的研究领域。
目前,机器鱼研究所要解决的问题应包含以下内容:1)鱼类推进机理的进一步研究。
成型的机器鱼推进效率、推进速度、加速特性、升潜速度以及转弯半径仍和真鱼有很大差距。
提高机器鱼推进性能和机动性能指标的基础就是开展更为深入的鱼类推进机理的研究,对鱼类游动过程中鱼体及尾鳍运动参数进行研究,分析鱼类的减阻机制和快速启动机理,分析机器鱼快速转向机理,分析各类鱼鳍在鱼类游动过程中的作用。
2)新型仿生机器鱼的研制。
新型仿生机器鱼的研究是目前仿鱼水下推进器研究领域的热点,对不同推进模式的鱼类的仿生研究的发展仍将不断持续下去。
此外,前人研制的机器鱼大多为刚性,因此普遍存在效率不高、机动性能低的特点,高弹性机器鱼的研究有利于提高机器鱼的推进效率,使得机器鱼尾鳍运动更加逼近真鱼尾鳍运动规律。
3)完善的、适用于控制系统设计的机器鱼动力学模型的研究。
机器鱼动力学模型是仿鱼水下推进器结构设计和控制系统设计的基础。
前人提出的鱼类波状游动的动力学模型计算量大、过于繁琐,很难应用到实际当中。
因此,考虑鱼体刚性和鱼体摆动以及尾部涡流的影响,建立适用于控制系统设计的两关节机器鱼三维游动的动力学模型是机器鱼实用化的关键问题。
4)机器鱼控制系统和传感系统的研究。
研究机器鱼闭环控制系统,主要包括速度控制、升潜控制以及转向控制,在此基础上研究传感系统,实现机器鱼的水下自主导航和水下避障。
5)新型机器鱼材料的研究。
主要是研究适用于鱼体和尾鳍的材料,降低机器鱼推进阻力,提高尾鳍推进效率,改善尾部涡流。
4、结论分析了仿生机器鱼的特点,介绍了国内外仿生机器鱼研制的成果和现状。
在此基础上分析了仿生机器鱼研究面临的几个主要问题。
前人研制的机器鱼还远没有达到真鱼的水平,因此,继续开展深入而广泛的研究具有重要的意义,仿鱼水下推进器也一定能在有特殊要求的场合取代传统的螺旋桨推进器,体现出其特有优势。
总之,作为生物科学和工程技术科学的结合点,机器鱼的研制、开发涉及的面广,不仅需要新概念、新理论的指引,而且需要新材料和新工艺的应用。