仿真鱼设计说明书

图

项目设计说明书

项目名称：仿真机器鱼的机构设计、仿真与实现设计说明书

指导老师：刘成武

项目负责人：王晖

所在部门：机电系机械0801

项目调研

方案确定

结构设计

机构仿真

产品调试

项目总结

项目调研：仿真鱼作为新型动力及数控方向的实践研究已有一定成果，它可以更逼真的模拟鱼的游动原理，使水下的机器人运动更符合流体力学原理，具有更好的加速和转向能力，利用它们可以探测海洋，寻找和检测海域中受污染的地方，也可以用来勘探地形；在当今日趋复杂的生活应用中，具有很大的现实意义，随着人们对海底世界的探究，我们急需有能够代替人自身而探索海洋资源的器械，仿真鱼则是很好的选择。

据了解，往届学长学姐也有做过有关仿真鱼的实验项目，通过与他们的交流及相关资料的调查学习等，更加加深了对制作仿真鱼的认识。

方案确定：实验初期，我们大致确定了两种实施方案：

方案一：鱼体模仿实际的鱼星进行建模如图1，外壳为一整体式，可以从视觉上提高及其鱼的真实性及连贯性，对于内部的机构设计如图2，其中设计理念的突破点在于仿真鱼的灵敏性。

方案二：

图3 方案二的外形设计图4 外形尺寸的确定此方案考虑到仿真鱼的摇摆动作及转弯的需要，讲鱼体改为有分节支的外壳，且大致模拟确定了鱼体的尺寸如图4，并通过一切资料数据的查阅，组员也一直通过此项方案。

结构设计：

1.摆动机构依据“波动理论”,依靠身体的后半部分和尾部摆动而游动。

尾部波动的形成，需要两个必要的因素。首先要有一个振源，也就是说，需要尾

部产生一个周期性的往复运动。我们选择四连杆机构将电机的转动转换成为摆杆

的往复运动。为了能够等幅摆动，不产生急回特性，选择了III 型曲柄摇杆机构，

摆动机构设计

根据其摆动的幅度，确定了各杆件的长度，考虑到鱼体内的空间有限，确定摆动角为40°，曲柄长度为30mm 如图8，连杆为20mm ，摆杆为200mm 如图所示。 具体结构与方案一中相同如图2，杆4与杆1的交接处由固定铰链连接，保证稳固不动，杆4与杆3处由活动铰链连接，可以使杆3绕交接点自由转动，（确保杆4固定），带动杆2一起往复运动（杆2与杆3也是活动铰接），从而推动流体运动，完成摆动机构，实现机体游动。

2. 转弯设计 主要依靠尾部的偏转以及游动的惯性来设计转弯原理 。可利用霍尔传感器设置拐弯动作。当机构运行到转弯位置时，霍尔传感器将产生一个低电平跳变信号输出给单片机，然后由单片机控制电机停转使摆杆停留在指定位置。这样，当鱼由于惯性前进时，摆杆所停留的一边所受的阻力较大，从而使鱼朝某一方向转向。

3. 沉浮机构设 用气缸排开水的体积来模拟鱼鳔的收缩实现其沉浮设计，采用电机驱动气缸，在其往复做功的工程中，再配以电磁阀的开合，控制水储器中的高低压转变，实现鱼的上浮和下沉。

杆1 杆2

滑块

具体尺寸设计如下：

项目总结：

为期将近一年的科创实验制作，从了解仿真鱼的基本知识技术要求及发展前景到付诸实践制作仿真鱼，对于小组成员自身而言锻炼提高了对科创知识方面的掌握程度以及动手实践能力，在大学生创新性实验计划项目中，真正学习到了探索并建立模拟问题的学习模式，充分发挥了我们的的主动性、积极性和创造性，逐渐掌握思考问题、解决问题的方法，不断提高其创新实践的能力。本小组通过将近一年的时间完成该项试验，在研究与制作过程中积极合作，勇于进取，虽然由于资金和时间条件的限制并未完成整个实体的制作，但设计方面已完成而且有很多创新之处，至此在我们组的共同努力下，完成预定的计划。 底座 凸轮 上盖

装配图