高机动水下仿生航行器研究现状

发布时间：2021-07-10 19:44

　　水下仿生航行器因其低能耗、高机动性、低噪声、隐蔽性强和对周围环境友好等特点,现已成为仿生领域热点研究之一。本文以水生生物的2种推进力产生方式为分类标准,对高机动水下仿生航行器的发展情况进行概述。从已有相关研究中遴选了12种机动性能表现较突出的仿生水下航行器平台,分别介绍其结构、外形以及实现方式。通过对比分析可以得知,推进方式和结构设计等直接影响游速、转向机动性以及俯仰机动性的表现,在实际应用中需针对性地进行选择。 

【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(23)北大核心

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

图3双尾鳍机器鱼Fig.3Schematicofthedualcaudal-finroboticfish2.2摆动式/波动式水下仿生航行器仿效鱼类和鲸豚类推进方式设计的水下仿生航行

指标。其动力来源也十分广泛，可采用气动、液压、人工肌肉等方式进行驱动。然而就目前研究成果而言，以电机作为动力来源仍是首眩1）鳗鲡式推进Stefanini等[12]以七鳃鳗为原型，开发了一种长0.99m，具有21kn的仿生鳗鱼，以一种仿肌肉的电磁驱动来改变关节角，如图6所示。通过中枢模式发生器（Cent-ralPatternGeneratorNetworks，CPGs）对关节角进行控制，最终实现了0.7BL/s的最高游速。而得益于多节结构的设计，仿生鳗鱼的转向半径最小可至0.075m（折合0.076BL）。图6LAMPETRA机器鱼示意图Fig.6SchematicofLAMPETRArobot2）亚鲹科式推进Zhong等[13]构造了一种线牵驱动的机器鱼（见图7）。其后半部分身体由多个转动关节连接，且具有一定柔性和弹性，当内置于头部壳体的舵机带动穿过各身体段的钢丝绳运动时，其尾部也随之摆动。通过舵机旋转的角度和频率可控制机器鱼的游动姿态。机器鱼总体尺寸为0.31m×0.16m×0.075m，重0.5kg，最终实现了0.665m/s（折合2.15BL/s）的最大直游速度和63°/s的转向速度。图5仿生蝠鲼原型样机Fig.5Prototypeofroboticmantaray·10·舰船科学技术第42卷

（折合0.076BL）。图6LAMPETRA机器鱼示意图Fig.6SchematicofLAMPETRArobot2）亚鲹科式推进Zhong等[13]构造了一种线牵驱动的机器鱼（见图7）。其后半部分身体由多个转动关节连接，且具有一定柔性和弹性，当内置于头部壳体的舵机带动穿过各身体段的钢丝绳运动时，其尾部也随之摆动。通过舵机旋转的角度和频率可控制机器鱼的游动姿态。机器鱼总体尺寸为0.31m×0.16m×0.075m，重0.5kg，最终实现了0.665m/s（折合2.15BL/s）的最大直游速度和63°/s的转向速度。图5仿生蝠鲼原型样机Fig.5Prototypeofroboticmantaray·10·舰船科学技术第42卷

【参考文献】：
期刊论文
[1]仿生型水下航行器研究现状及发展趋势[J]. 李成进.  鱼雷技术. 2016(01)



本文编号：3276546