仿生机器鱼介绍

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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。

仿生鱼科技整理

“仿生鱼”科技技术1.概念仿生机器鱼是一种按照鱼类游动的推进机理，利用机械、电子元器件或智能材料来实现水下推进的装置。

仿生机器鱼可以进行长时间、大范围、工况较复杂的水下作业，可以用于机动性能要求较高的场合，进行海洋生物考察、海底勘探和海洋救生等等许多场合。

最近几年来，国内外许多研究机构和高等院校对仿生机器鱼（图片来源于维基百科）行了大量的研究，并且在各个领域中得到了实际运用。

英国埃塞克斯大学的研究人员向泰晤士河投放专门设计的仿生机器鱼，用于探测水中的污染物，并绘制河水的3D污染图。

日本三菱重工也已经将研究的仿生机器鱼玩具批量生产。

中国北京航空航天大学和中国科学院研制的SPC-II仿生机器鱼也成功地用于水下考古探测。

2. 原理仿生机器鱼主要是模仿机器鱼的外形和运动规律，尽心环境数据收集。

其模仿鱼类外形和运动规律的目的是为了实现鱼类高效的游动效率和良好的机动性。

所以在仿生方面尤其注意鱼体和鱼鳍的模仿和控制。

鱼主要有背鳍、胸鳍、腹鳍、臀鳍和尾鳍。

胸鳍：它的基本功能为运动、平衡和掌握运动方向。

腹鳍：主要协助背鳍、臀鳍维持鱼体的平衡，并有辅助鱼体升降和拐弯功能。

尾鳍：有平衡、推进和转向的作用，尾的扭曲和伸直使鱼体产生前进运动。

鱼类的运动方式主要为波浪式运动，或称游泳。

借助于连续的肌节收缩与舒张，从头部开始的收缩在身体两侧交替进行，形成波浪式的传递，使收缩波传向尾部，身体则向收缩的一侧弯曲使成S型。

收缩在尾部结束，尾部将收缩的力传给水，这个力被水以同等大小、但方向相反的反作用力作用于尾部。

这个力向前的分力是鱼体向前运动的主要推进力。

目前各个研究单位研究的仿生机器鱼的结构不尽相同，但是都主要通过模仿和控制鱼鳍的运动来达到运动目的。

典型仿生机器鱼的结构如下图所示，主要有视频模块、导航模块、（图片来源于维基百科）任务调度模块、运动控制模块、通讯模块、电源模块和尾鳍模块。

仿生机器鱼的推进方式主要有两种：摆动式和波动式。

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。

仿生机器鱼水下考古好帮手

５７科学之友２００６．０８
统、图像采集和图像信号无线传输系统、计算机指挥控制平台３部分组成，主要制造材料为玻璃钢和纤维板。最高时速可达１．５ｍ／ｓ，能在水下连续工作２～３ｈ。
经过反复研究和调试，机器鱼已经可以完
成鱼游动的基本姿态。其游动速度比人们想象得要快不少。在平静的水中，它能以３．６～５．４ｋｍ／ｈ的速度向前游动，也就是说，机器鱼平均航速可以达到４ｋｍ／ｈ左右，约为１．４ｍ／ｓ，与鱼类巡游的速度基本相同。虽然比起鱼类逃命时的速度要差很多，但机器鱼１ｓ能游１．４ｍ已经很了不起了。机器鱼使用镍氢电池，如果按在水下连续工作２．５ｈ，４ｋｍ／ｈ的航速计算，机器鱼能够持续游约１０ｋｍ。
解决此问题之后，科研人员又被别的问题所困扰着。严格地讲，目前的机器鱼还是一条“低等级”的“鱼”，其动作全部来自于技术人员的指令，无法自己根据周围环境作出反应。但必须给它装上声呐设备，用声呐探测周围环境，让计算机自动处理搜索回的数据，再指令机器鱼作出相应的动作，机器鱼就会变成一条“ 有头脑 ”的 “鱼”。如果这样，机器鱼就可以游到人类无法进入的水道进行探测。据介绍，这个技术条件完全可以实现，只是成本很高。
据科研人员说，仿生机器鱼不但能够在游泳池这种平静的水中游动，还能够在大风大浪中行进。此前，机器鱼曾在北
５６ＮｅｗＴｅｍｐｏＳｃｉｅｎｃｅ
戴河做过一次下海测试。实验当天，海上刮着４～６级的大风，浪高有０．４～０．６ｍ。由于风大浪高，科研人员没有完全放开机器鱼，而是拴上了一根渔线。

机器鱼

• 鱼类之所以能造成如此高效率的推进力量，是由于来自尾鳍整合背后涡流的方式。这些涡流的强度随着尾鳍的力量而增加，但是它们的旋转轴方向一直都是垂直于鱼体前进的方向，也就使形成有效推力的喷流平行于鱼体前进的方向。
一个摆动周期产生反卡门涡街的过程
(a) 尾鳍先以摆动造成一个大涡流； (b) 迅速的顶端摆动造成一个相反方向的涡流； (c) 下摆之后的尾鳍使两个涡流相遇； (d) 相供的两个涡流形成一柱强力的向后喷流，并相互减弱其涡流强度。
BCF推进方式 (a)鳗行式
(b)鳟行式
(c) 鲉行式
3 鲹科类推进机理
• 在有流速流场里的非流线型物体，会沿来流的方向在其后面形成一连串交错而反向的尾涡，即卡门涡街。通过观察，人们发现BCF推进方式中摆动尾鳍后同样有尾涡串的存在，但和卡门涡街恰好相反，称为反卡门涡街。反卡门涡街形成一种类似喷流的流动，这种喷流平行于鱼体前进的方向，产生推力。
外形
由于d图有最小阻力，故设计参照d图
UPF-2001机构
• PF-600机构
• VCUUV机构
一种机器鱼本体机构图
• 机器鱼实物图
机械鱼的未来
• 随着科学技术的发展，人类对海洋的开发和利用不断增强，适应各种非结构化环境的水下机器人将会得到迅猛的发展。作为一种新型的水下运载器，与传统推进器相比较，仿生机器鱼以其效率高、机动性好、噪音低、对环境扰动小的优势将在以下等领域得到广泛应用 .
• MPF (Median and/or Paired Fin)推进方式：它主要是利用除了尾鳍之外的一些鱼鳍划动向前推进，如胸鳍、腹鳍、臀鳍、背鳍等。这类鱼较少，大多数的鱼类只是利用这些鳍来保持平衡和控制转向。
• 据统计，大约只有15%的鱼类采用BCF推进方式以外的其他方式推进。由于MPF推进方式速度慢、效率低，因此我们把研究的重点放在BCF推进方式中在速度、加速度和可操控性上有最好的平衡的鲹科模式。

仿生机器鱼

未来奇兵仿生机器鱼仿生技术的军事应用正在快速发展，各国都投入大量资金深入开展从空中的掌上飞机、地面的微型昆虫到水下的仿生机器鱼等方面的一系列理论和技术研究。

其中，水下仿生机器鱼的发展更是如火如荼。

仿生机器鱼是模仿鱼类游动的推动机理，通过机械、电子机构或功能材料（形状记忆合金、人造肌肉等）来模拟鱼类的游动推进动作，在水中利用身体、尾鳍或胸鳍的摆动产生推进波，并作用于身体产生向前推力，从而实现运动的水下航行器。

三种模式根据推进模式访生机器鱼的推进方式可分为三类：身体波动式，(鱼+参)科及(鱼+参)科加新月形尾鳍模式和胸鳍模式。

身体波动式是模仿鳝鱼等鳗鲡目鱼类的游动方式，整个身体都参与大振幅波动运动，推进波的速度大于鱼的游动速度，并与鱼的游动方向相反地在身体上传播产生推进力。

此类仿生机器鱼多采用多关节机构，每个关节安装一个小型伺服电机配合作用进行扭转摆动推进。

也可采用形状记忆合金做鱼身，采用电激励或其他形式激励，控制合金的温度变化从而产生形变带动身体摆动。

其实人们所熟悉的机器蛇在水中若能浮起就变成了机器鱼。

此类机器鱼由于身体细长，柔韧性好，所以机动性极好，但一般只能飘浮，无法进行沉浮。

(鱼+参)科及(鱼+参)科加新月形尾鳍模式是大部分鱼类（如海豚、鲨鱼、金枪鱼等）采用的推进模式。

由于身体刚度较大，波动主要集中在身体后部分，推进力主要由具有一定刚度的尾鳍提供，其推进速度和推进效率比身体波动式高。

(鱼+参)科模式的推进部分是鱼体的后2／3部分，而(鱼+参)科加新月形尾鳍模式身体刚度更大，推进部分为身体后1／3部分，侧向位移主要产生在后颈部和尾鳍，尾鳍产生90％的推进力，身体前2／3部分保持刚性。

目前，(鱼+参)科及(鱼+参)科加新月形屋鳍模式的机器鱼研究较多，可以采用具有一定刚度的材料做前鱼体和尾鳍，鱼尾采用刚性或弹性材料，由电机驱动进行摆动。

其结构复杂程度不同，最简单的可以由电机直接驱动一根刚性杆状鱼尾摆动，复杂的可做成类似身体波动式的多关节或弹性鱼尾，由一部或多部电机配合驱动或采用形状记忆合金做鱼尾。

机器鱼装配介绍

世界上现存的鱼类约2万4千种。
为什么要研究仿生机器鱼
高效灵活低噪
什么是仿生机器鱼
仿生机器鱼（Biomimetic robotic fish，又名机械鱼，人工鱼或鱼形机器人），顾名思义，即参照鱼类游动的推进机理，利用机械、电子元器件或智能材料来实现水下推进的一种运动装置。
仿生机器鱼的研究价值
机器鱼硬件系统
硬件配置
控制系统：控制芯片采用贴片封装的8位 AVR单片机ATmege128，其内含128KB Flash、4KB EEPROM，产生6路PWM信号。动力系统：采用Futaba S3003 舵机，扭矩达4.1Kg/cm，提供可靠的动力支持。通讯系统：通讯模块采用双工无线通讯模块, 可以通过通讯检测来确保信号收发的正确性，还可以向上位机反馈机器鱼的内部状态信息，提高机器鱼控制的可靠性。电源系统：可充电镍氢电池。
机械零件组装开关安装电池安装
头部组装
头部漏水测试：在头部灌水，看是否漏水 LED灯安装：AB胶粘，注意粘的外形。天线安装：带有天线延长线。 AB胶粘充气孔安装： AB胶粘充电器安装： AB胶粘
接线（原则正接正，负接负）
3个舵机与控制板：从前到后舵机依次为1号2号3号开关连接：开关中间连电池，左边（正对开关）接充电头，右边接线路板 LED连接天线连接测试给接线部分打胶：打胶枪接线整理：使多余的线尽量占用最小的空间，并且不能阻挡电池和线路板塞入鱼头。测试调直
注意事项
机器鱼充电方法：关闭机器鱼电源开关，接通充电器电源，将充电器的充电孔插到机器鱼头部的充电头上，充电约2个小时，充电状态在充电器上有详细说明。当机器鱼在水中下沉或上浮严重时可以通过机器鱼头部的吹气孔对鱼体充气、放气来进行调节。当通讯效果不理想时，请检查通讯模块和机器鱼的电池电量，当电池电量不足时会影响通讯。机器鱼电压应大于4.8V，通讯模块电压应大于4.8V。充电器连线为红正黑负，连接为红色接红色，黑色接黑色。机器鱼头部天线不能完全浸没在水面以下。勿将机器鱼在关闭电源的状态下放入水中。不使用时请将机器鱼从水中及时捞出，勿长时间将其浸泡在水中。打开机器鱼电源开关后请等待3秒钟调直完毕后再进行控制。长时间不使用时请将机器鱼上的充气孔帽取下。

仿生鱼

04年它是由北京航空航天大学机器人研究所和中国科学院自动化研究所共同研制的仿生机器鱼。

机器鱼系统由动力推进系统、图像采集和图像信号无线传输系统、计算机指挥控制平台3部分组成。

只要将指令通过无线电信号传给机器鱼中的计算机，计算机就可以按指令控制机器鱼做出动作。

机器鱼同时装有卫星定位系统，也就是它头上的那个“小蘑菇”，如果启动该系统，机器鱼还可以自行按设定航线行进。

机器鱼的体表不是软的，非常坚硬，表面很光滑。

机器鱼没有眼睛和嘴，只是在嘴的位置有一个直径5厘米的玻璃圆孔，那是水下摄像的窗口。

让机器鱼在水中自由游动起来，花费了我国科学家4年多的时间，这充分说明了这项技术的复杂性和难度。

究人员想出了去掉尾柄减轻重量的办法，可是只留尾鳍又产生新的问题，这就是如何保证机器鱼要转弯时，尾鳍既能保持方向，又能摆动产生推进力。

总之，问题层出不穷，按下葫芦又浮起瓢。

13年欧盟应用于海上石油和天然气工业开采，虹鳟鱼（Rainbow Trout）是水下“混合泳”高手，研发团队开发的外形、大小、行为和动态类似虹鳟鱼的仿生鱼机器人模型，迄今为止最大的缺陷，是不能像虹鳟鱼一样感知周围的流速并变换游泳姿态。

研发团队的成功，也是最关键的技术突破，来自成功开发出可模仿动物毛发细胞感应生理学（Hair Cell Sensing Physiology）的人工毛发细胞。

研发团队开发的仿生虹鳟鱼，通过安装在鱼胸部的独立变速马达控制尾部摆动，摆动产生的波动波可促使仿生鱼后部摆动而前身基本平行，从而保证仿生鱼类似于虹鳟鱼的前行姿态。

感应装置和控制装置安装在密封不透水的鱼头部，通过控制并改变尾部材料特性改变仿生鱼的游泳姿态。

仿生鱼经过在实验室流体动力学流罐（Flow Tank）的反复试验和优化设计，不仅可以在急速变化的水流中，而且可以在涡流中保持类似虹鳟鱼前行的姿态。

07哈工程这款仿生鱼使用电磁感应方法，并采用多关节的复杂系统使其运动更加灵活，自由度更高，具有噪音低，运动灵活，高效节能等优点。

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。

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。

北京大学科技成果——RoboLab-Edu自主仿生机器鱼

北京大学科技成果——RoboLab-Edu自主仿生机器鱼项目简介本项目产业化的市场定位为便于携带、操作性强、可进行编程及二次开发的教育行业。

RoboLab-Edu自主仿生机器鱼以热带盒子鱼为原型，采用单关节仿生尾鳍取代无刷推进器，有效降低设备运行噪声的同时节省了能量消耗；设备外壳采用光敏树脂材料3D打印制成，兼具轻便度与硬度；通过重力滑块机构实现设备的上浮下潜，控制更为灵活，具有水下图像识别、水声通信、路径规划等多种智能功能，最大下潜深度可达60m。

此机器鱼的主要特点：1.节能高效：采用单关节仿生尾鳍作为动力源，利用反卡门涡街的驱动原理，仿生推进效率高达80%；2.仿生设计：模拟热带盒子鱼的外形与游动方式，机动性强，有效降低对水下环境的扰动；3.安全可靠：采用整体开放，局部密封的设计，配备红外避障传感器及照明灯，具有低电量返航、失联返航等功能；4.二次开发：预留防水航插接口，可搭载PH、温度等外接传感器，开发新的功能。

应用范围RoboLab-Edu具有操作性强、代码开源等优势，适用于高校科研、中小学机器人教育等用途。

可完成运动控制理论验证，包括机械机构设计、电子电路、算法优化以及多机器人编队等任务。

RoboLab-Edu单关节仿生机器鱼根据应用场景和使用需求，除高精度GPS、九轴姿态传感器以及水声通信等标准模块外，还可以搭载多种水质传感器，进一步丰富产品功能，将其升级为小型水下科研平台。

项目阶段本项目已经做出工程机，可根据实际需求进行定制化开发。

主要性能参数如下：1.续航能力：2小时2.最大下潜深度：60m3.导航：GPS4.通信方式：水声通信5.控制距离：10m6.最大巡游速度：两倍体长每秒7.最大负载能力：1kg知识产权已申请相关专利。

合作方式技术服务。

机器鱼使用说明,经典

串口/USB 控制方式可同时控制多条机器鱼，通过简单的编程控制可实现多鱼之间的相互追逐、嬉戏等。
1. 功能介绍功能指标：最快速度 1 倍体长，最小转弯半径 1 倍体长。运动能力：具有前进、停止、左转、右转功能；前进：15 个前进档位，档位速度可调；左转：7 个左转档位，档位角度可调；右转：同左转；电池：2500mAH 三洋镍氢电池。通讯方式：能够通过电脑自动调节频率，不需要人工的干预。能够通过电脑软件调整通讯频率，协议与机器海豚更改通讯频率协议一致；工作频率范围： 404.420 到 435.920MHz；调制方式：FSK。 2. 控制操作 1) 电脑遥控操作
1) 电脑遥控操作...................................................................................... 3
2) 自主控制 .............................................................................................. 4
四、注意事项 .................................................................................................... 11
博雅创世（北京）智能科技有限公司电话：010-62657936 网站： ~2~
1. 机器鱼开关
机器鱼开关位于图示位置，在橡胶皮套内部，左开右关。打开开关 3S 后机器鱼尾部绷直。
开关位置：左开右关
注意：打开开关前，确保机器鱼尾部没有异物阻挡。打开开关 3S 内，不要使用电脑对机器鱼进行任何控制操作。如果出现绷直无力现象，请及时充电，确保电池电压在 4.8V 以上。如在 3S 内进行了控制，请重新使用 Bootloader 烧写机器鱼程序，或联系本公司服务人员对其进行程序烧写。 2. 机器鱼控制 1) 硬件连接将上位机通讯模块连接电脑 USB 口； 2) 查看电脑串口

仿生机器人概论PPT课件

微小型仿生机器鱼是指结构尺寸微小、器件精密、可进行微细操作的机器鱼，主要用于医学和一些工业领域。
2021/5/5
✓按照其驱动方式主要分为：压电晶体式（PZT）微小型机器鱼、永磁体式（NdFeB）微小型机器鱼、离子交换聚合体膜式（ICPF 或 IPMC）微小型机器鱼、介电弹性体式（ANTLA）微小型机器鱼、形状记忆合金式（SMA）微小型机器鱼和超磁致伸第缩9页材/共料19页式
利用躯干部和尾部肌肉(大侧肌)的交替伸缩，使身体左右扭动屈曲前进即通过身体的波动和尾鳍的摆动产生推进力。
2021/5/5
四种BCF模式
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二．仿生机器鱼推进机理
1.鱼类游动机理
b.中间鳍、对鳍推进模式(MPF Model)
主要依靠胸鳍或腹鳍的摆动产生推进力，一般为辅助推进模式，但对于而鳐科模式(Rajiform) 、刺鲀科模式(Diodontiform)的鱼类MPF则为主要的推进方式。
娱乐方面
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一．仿生机器鱼概述
3.仿生机器鱼特点
与传统螺旋桨水中推进器比较，仿生机器鱼有以下优点 ✓推进效率高：可以达到80%以上，螺旋桨推进只有 40%~50% ✓机动性好：转弯半径只有体长10%~30% ✓噪音低 ✓对环境扰动小
2021/5/5
第3页/共19页
二．仿生机器鱼推进机理
27(6):518-519. 【13】王扬威，王振龙，李健，杭观荣. 形状记忆合金驱动仿生蝠鲼机器鱼的设计【J】.机器人，
2010 32(2):256-260.
2021/5/5
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2021/5/5
谢谢！
欢迎批评指正
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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。

仿生机器鱼三维仿真分析

仿生机器鱼三维仿真分析仿生机器鱼是一种模仿鱼类身体结构和游动方式的机器人，它具有良好的机动性和适应性。

在实际应用中，仿生机器鱼可以用于水下勘察、水下探测和水下救援等任务。

为了提高仿生机器鱼的性能，需要进行三维仿真分析，以评估其运动性能和机械结构的稳定性。

首先，三维仿真分析可以用来研究仿生机器鱼的游动方式。

通过建立仿真模型，可以模拟仿生机器鱼在水中的游动轨迹和姿态变化。

通过对仿真结果进行分析，可以确定最佳的游动策略和运动控制算法，以提高机器鱼的运动效率和稳定性。

其次，三维仿真分析可以用来研究仿生机器鱼的机械结构。

通过建立仿真模型，可以对机器鱼的鱼体结构和鱼尾运动机构进行分析。

通过对仿真结果进行分析，可以确定最佳的机械结构设计，以提高机器鱼的机动性和适应性。

在进行仿真分析时，需要考虑以下几个关键因素：1.流体动力学模拟：仿真模型应该能够准确地模拟水的流动和水与机器鱼之间的相互作用。

可以使用计算流体动力学（CFD）方法来模拟水的流动，以及根据流体动力学模拟结果对机器鱼的运动进行分析。

2.运动控制模拟：仿真模型应该能够模拟机器鱼的运动控制算法，以及根据运动控制模拟结果对机器鱼的运动行为进行分析。

可以使用动力学模拟方法来模拟机器鱼的运动控制算法。

3.结构强度分析：仿真模型应该能够模拟机器鱼在水中的受力情况，以及对机器鱼的机械结构进行强度分析。

可以使用有限元分析（FEA）方法来模拟机器鱼的受力情况，以及对机械结构的强度进行分析。

通过三维仿真分析，可以评估仿生机器鱼的运动性能和机械结构的稳定性，为进一步优化设计提供参考。

同时，仿生机器鱼的仿真模型也可以用于测试新的运动策略和结构设计，以提高机器鱼的性能和适应性。

总之，三维仿真分析是研究仿生机器鱼的运动性能和机械结构稳定性的重要手段。

通过建立仿真模型，可以模拟机器鱼的游动方式和机械结构，对其进行分析和评估，为优化设计提供参考。

仿生机器鱼的仿真分析结果可以用于改进机器鱼的运动控制算法和机械结构设计，以提高其性能和适应性。

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。

仿生机械鱼说明书

仿生机械鱼说明书
一.设计背景：
鱼终生生活在水中，具有适于游泳的鳍和尾部。

仿生机械鱼是模拟鱼类运动的一种仿生机械系统。

对鱼类运动的观察与研究，实质上是寻求水域中最优推进形式的过程，是工程优化设计的途径之一。

因此仿生机械鱼的设计是基于寻求水中机械运动的一种开发性研究，旨在为人们的生活探索有意义的水中机器人。

二.设计方案：
本作品由四大部分组成
1.鱼头
2.鱼鳍
3.水箱鱼尾
三.工作原理：
1;鱼头是主要载体,动力装置和电池在鱼的头内安装，其运动方式为凸轮机构配合齿轮机构共同使鱼鳍获得确定的运动。

2;鱼尾通过同一个电动机配以不同传动比的齿轮机构以及相应连杆来回摆动。

3;水箱通过液压机使其完成吸水排水,从而控制鱼的沉浮。

四.设计创新点:
我们的作品具有机动灵活，机构简单，观赏性强，噪音低，制作成本低等特点。

同时我们的仿生机械鱼可以适应多种不同的水域，提供多种探测任务的平台，因此可用于科研探测或执行危险任务。

我们的仿生机械鱼外观精美，精致小巧，可根据消费者爱好，包装不同样式和颜色的外皮，可作为居家玩具或休闲娱乐之用。

五.应用前景：
从简单的应用来讲,仿生机械鱼包装上美丽的外皮可放进鱼缸，作为观赏鱼走进千家万户,市场前景非常广阔. 还可用于水下拍照录像.为影视作品等服务,从更深一步的应用来讲,如果装上探测仪等,还可以用于探测水中的污染物，并绘制河水的3D污染图。

并会随着研究的不断深入, 仿生鱼与自然原型之间的差距必将逐渐缩小,实际应用前景广阔。