基于8-8型并聯(lián)機(jī)構(gòu)擺動(dòng)推進(jìn)裝置設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、魚類在水環(huán)境中具有高游速、高機(jī)動(dòng)性等優(yōu)點(diǎn)已成為科學(xué)熱點(diǎn)研究方向，很多學(xué)者關(guān)注并致力于仿魚推進(jìn)裝置的研制。仿生推進(jìn)裝置研究在海洋勘測、海洋救撈以及軍事領(lǐng)域都有重要應(yīng)用價(jià)值。模仿鮪科魚類的仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置，由于其推進(jìn)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，適于在水環(huán)境下進(jìn)行長時(shí)間、大范圍的作業(yè)，成為重點(diǎn)研究內(nèi)容。本文以模仿鮪科魚類為研究目標(biāo)，提出了基于8-8型冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)的仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置。
　　首先對(duì)鮪科魚類的生理結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析，得到了

2、仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足的要求：外形匹配、結(jié)構(gòu)及其特性匹配。選擇8-8型冗余并聯(lián)機(jī)構(gòu)作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，通過對(duì)8-8型并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和解耦計(jì)算，推導(dǎo)出了仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)滿足的匹配設(shè)計(jì)條件。
　　根據(jù)魚類的游動(dòng)機(jī)理，提出了仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的單驅(qū)動(dòng)被動(dòng)推進(jìn)模型。依據(jù)魚類的運(yùn)動(dòng)學(xué)和內(nèi)部動(dòng)力學(xué)，采取擬合魚體波包絡(luò)線的設(shè)計(jì)思路，結(jié)合Lighthill的“細(xì)長體理論”，推導(dǎo)出了一種新的仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的剛度設(shè)計(jì)方法，得到

3、了仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的剛度分布規(guī)律，明確了其與驅(qū)動(dòng)頻率之間的內(nèi)在聯(lián)系。
　　對(duì)魚類的穩(wěn)態(tài)游動(dòng)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模和分析，針對(duì)設(shè)計(jì)的仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置，建立了SimMechanics仿真模型進(jìn)行仿真分析。在保證剛度設(shè)計(jì)頻率不變的情況下，分別對(duì)不同的驅(qū)動(dòng)頻率進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明，當(dāng)驅(qū)動(dòng)頻率與剛度設(shè)計(jì)頻率相近時(shí)，仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的游動(dòng)性能最好。改變仿生擺動(dòng)推進(jìn)裝置的剛度設(shè)計(jì)頻率，并使驅(qū)動(dòng)頻率與之一致，仿真結(jié)果表明，其游動(dòng)速度與驅(qū)動(dòng)頻率近似呈線