基于8-8型并联机构摆动推进装置设计与实验研究

发布时间：2021-04-07 16:36

　　鱼类在水环境中具有高游速高机动性等优点已成为科学热点研究方向，很多学者关注并致力于仿鱼推进装置的研制仿生推进装置研究在海洋勘测海洋救捞以及军事领域都有重要应用价值模仿鲔科鱼类的仿生摆动推进装置，由于其推进速度快效率高机动性强的特点，适于在水环境下进行长时间大范围的作业，成为重点研究内容本文以模仿鲔科鱼类为研究目标，提出了基于8-8型冗余并联机构的仿生摆动推进装置首先对鲔科鱼类的生理结构特征进行了分析，得到了仿生摆动推进装置在设计时应满足的要求：外形匹配结构及其特性匹配选择8-8型冗余并联机构作为结构设计基础，通过对8-8型并联机构的运动学分析和解耦计算，推导出了仿生摆动推进装置的结构参数应满足的匹配设计条件根据鱼类的游动机理，提出了仿生摆动推进装置的单驱动被动推进模型依据鱼类的运动学和内部动力学，采取拟合鱼体波包络线的设计思路，结合Lighthill的细长体理论，推导出了一种新的仿生摆动推进装置的刚度设计方法，得到了仿生摆动推进装置的刚度分布规律，明确了其与驱动频率之间的内在联系对鱼类的稳态游动进行了动力学建模和分析，针对设计的仿生摆动推进装置，建立了SimMechanics仿真模型进... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的目的和意义
    1.2 仿生摆动推进装置的理论研究概述
        1.2.1 鱼类游动方式的分类及特点
        1.2.2 鱼类游动机理的研究
        1.2.3 鱼体刚度对推进效率的影响
    1.3 仿生摆动推进装置实验研究概述
        1.3.1 仿鳗鲡科游动模式的仿生机器鱼
        1.3.2 仿鲹科游动模式的仿生机器鱼
        1.3.3 仿鲔科游动模式的仿生机器鱼
    1.4 国内外研究现状分析及有待深入的问题
    1.5 本论文的主要研究内容
第2章 仿生摆动推进装置的结构设计
    2.1 引言
    2.2 鱼类的生理特征
        2.2.1 鱼类的外形特征
        2.2.2 鱼类的骨骼系统
        2.2.3 鱼类的肌肉及其性能
    2.3 仿生摆动推进装置结构匹配设计
        2.3.1 鱼体串并联结构匹配
        2.3.2 鱼体外形匹配
    2.4 8-8 型冗余并联机构结构参数设计
        2.4.1 结构参数定义
        2.4.2 平台半径设计
        2.4.3 上平台的位姿描述
        2.4.4 8-8 型并联机构的运动学分析
        2.4.5 结构解耦条件
    2.5 仿生摆动推进装置结构参数设计
    2.6 本章小结
第3章 仿生摆动推进装置的刚度设计
    3.1 引言
    3.2 刚度设计的原理及方法
        3.2.1 仿生摆动推进装置的被动推进机制
        3.2.2 转动变形量计算
        3.2.3 仿生摆动推进装置的质量、惯量计算
        3.2.4 仿生摆动推进装置的内部动力学
        3.2.5 变刚度原理验证
    3.3 8-8 型并联机构的关节刚度
    3.4 本章小结
第4章 仿生摆动推进装置的仿真分析
    4.1 引言
    4.2 仿生摆动推进装置的游动动力学分析
        4.2.1 稳定游动动力学模型
        4.2.2 推力分析
        4.2.3 阻力分析
    4.3 建立仿生摆动推进装置仿真模型
        4.3.1 仿真模型建立原理
        4.3.2 仿真模型参数配置
    4.4 仿真结果分析
        4.4.1 仿真分析原理
        4.4.2 鱼体波包络线的拟合
        4.4.3 仿生摆动推进装置的游动性能
    4.5 本章小结
第5章 仿生摆动推进装置实验分析
    5.1 引言
    5.2 实验系统设计
    5.3 仿生摆动推进装置的样机制作
        5.3.1 仿生摆动推进装置的结构本体
        5.3.2 仿生摆动推进装置的驱动控制系统
    5.4 仿生摆动推进装置实验分析
        5.4.1 仿生摆动推进装置刚度测量
        5.4.2 仿生摆动推进装置的游动性能
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]单驱动仿生机器鱼动力特性的实验研究[J]. 戴云彤,万宏,徐继刚,蒋明.  实验力学. 2013(03)
[2]仿生机器鱼巡游性能分析与实验[J]. 王飞,王庆林,王震宇,戴亚平.  北京科技大学学报. 2012(01)
[3]仿生机器鱼研究进展及发展趋势[J]. 王扬威,王振龙,李健.  机械设计与研究. 2011(02)
[4]基于Kane方法的仿鱼机器人波状游动的动力学建模[J]. 夏丹,陈维山,刘军考,韩路辉.  机械工程学报. 2009(06)
[5]基于柔性鳍单元的尾鳍推进微型机器鱼设计研究[J]. 杭观荣,王振龙,李健,王扬威.  机器人. 2008(02)
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[7]机器鱼的研究动态综述[J]. 张毅,杨锐敏,王洲,刘欢,周光.  重庆邮电大学学报(自然科学版). 2007(05)
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[10]SPC-II机器鱼平台及其自主航行实验[J]. 梁建宏,邹丹,王松,王野.  北京航空航天大学学报. 2005(07)

博士论文
[1]关于光电陶瓷PLZT稀土掺杂的发光特性研究及其电光特性的应用[D]. 厉宝增.中国科学技术大学 2007
[2]基于鱼体肌肉模型的虚拟仿鱼机器人优化设计与仿真研究[D]. 郭春钊.中国科学技术大学 2007

硕士论文
[1]摆动推进柔性机器鱼的设计与实验研究[D]. 崔祚.哈尔滨工业大学 2013



本文编号：3123811