兩棲仿生機(jī)器魚設(shè)計及其復(fù)雜異型件的加工.pdf

1、本文主要針對兩棲機(jī)器魚箱體靜密封問題及胸鰭改變攻角對升潛運(yùn)動的影響進(jìn)行探討與研究；用CAE方法模擬出機(jī)器魚胸鰭擺動的水動力學(xué)問題，為更深入的開展機(jī)器魚水中作業(yè)奠定基礎(chǔ)。
　　本文提出了一種在水下可以仿鲹科魚類自由游動在陸地上可以輪式推進(jìn)的新型兩棲機(jī)器魚。該機(jī)器魚頭部裝有采集圖像的視覺傳感器，能夠?qū)σ幌盗胁杉膱D像進(jìn)行識別運(yùn)算。這些行為是通過頭部箱體內(nèi)的ARM9核心處理器控制系統(tǒng)并搭載攝像頭采集視覺信息來完成。依靠這些信息，兩棲機(jī)器

2、魚作相應(yīng)決策實(shí)現(xiàn)水下巡航或陸地爬行。本文所開發(fā)的機(jī)器魚具有如下三個特點(diǎn)：
　　首先，該機(jī)器魚的整體結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計。它主要包括剛性頭部及模塊化尾部，頭部對稱安裝一對輪槳鰭結(jié)構(gòu)用來實(shí)現(xiàn)水中上浮下潛及陸地爬行運(yùn)動，模塊化尾部包括兩關(guān)節(jié)的軀干及尾柄復(fù)合驅(qū)動機(jī)構(gòu)，具有互換性；頭部輪槳、鰭結(jié)構(gòu)各有兩個自由度，尾部共有四個自由度，增加了其靈活性。
　　其次，該機(jī)器魚能夠適應(yīng)水陸兩種環(huán)境。它擁有三個關(guān)節(jié)的尾部，一對輪槳鰭和一個尾部輔助輪

3、。通過各個控制關(guān)節(jié)的協(xié)助配合，該機(jī)器魚不但能夠在水中模擬仿鲹科魚類游動，還能夠在沙灘、平地、沼澤等路況上直行或是蜿蜒爬行。
　　最后，該機(jī)器魚的動力通過自行設(shè)計的動密封裝置輸出，該裝置不但具有良好的密封效果，而且結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約空間，保證了機(jī)器魚具有更輕更靈活的特點(diǎn)。
　　本文研究包括以下主要內(nèi)容：
　　(1)建立機(jī)器魚正向運(yùn)動學(xué)數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用D-H坐標(biāo)法推導(dǎo)出機(jī)器魚在平面運(yùn)動擺動時的位姿矩陣運(yùn)動方程，借助matlab軟

4、件求解矩陣，著重探討機(jī)器人運(yùn)動學(xué)的正問題，為其建立三維運(yùn)動數(shù)學(xué)模型奠定基礎(chǔ)。
　　(2)模擬機(jī)器魚升潛運(yùn)動時水動力學(xué)現(xiàn)象。通過fluent仿真軟件模擬胸鰭擺動，分析機(jī)器魚做升潛運(yùn)動時的最佳攻角，并通過云圖解釋其水動力學(xué)現(xiàn)象。
　　(3)箱體靜密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計。通過對O型橡膠圈的密封設(shè)計原理的分析，設(shè)計一種適用于機(jī)器魚箱體靜密封結(jié)構(gòu)，為下階段改進(jìn)機(jī)器魚密封效果奠定基礎(chǔ)。
　　(4)軸套軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計。以節(jié)約空間的理念設(shè)計軸套