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【毕业论文】多关节鱼形机器毕业设计说明书 【毕业论文】多关节鱼形机器毕业设计说明书

格式:word 上传:2022-06-24 19:05:33

《【毕业论文】多关节鱼形机器毕业设计说明书》修改意见稿

1、“.....无锡太湖学院学士学位论文该方式中推进运动限制在身体后三分之,仅通过尾部坚硬的月牙形尾鳍和尾柄的运动产生超过的推力同时鱼体的形状和重量分布保证了身体前三分之二横向移动和转轴极小。在游动过程中,月牙形尾鳍做横移和左右摆动或升沉和上下摆动的种复合运动,并随着鱼体前进划出波浪形的轨迹。研究表明,月牙形尾鳍的展弦比形状硬度摆动都对该推进方式的效率产生影响。由于相比之下具有高速高效的特点,结合月牙形尾鳍推进方式很适合用于水下机器人。目前,己有多个机器人较成功的采用了这种方式。仿鱼鳍机器鱼的特点与传统的螺旋桨推进器相比仿鱼鳍推进器具有如下特点能源利用率高,初步试验表明,采用仿鱼鳍水下推进器比常规推进器的效率可提高。从长远看,仿鱼鳍的水下推进器可以大大节省能量,提高能源的利用率,从而延长水下作业时间。使流体性能更加完善,鱼类尾鳍摆动产生的尾流具有推进作用,可使其具有更加理想的流体力学性能......”

2、“.....采用仿鱼鳍水下推进器可提高运动装置的启动加速和转向性能。可减低噪声和保护环境,仿鱼鳍推进器运行时的噪声比螺旋桨运行时的噪声要低的多,不易被对方声纳发现和识别,有利于突防,具有重要的军事价值。实现了推进器与舵的统,仿鱼鳍推进器的应用将改变目前螺旋桨推进器与舵机系统分开,功能单,结构庞大,机构复杂的情况,实现浆舵功能和二为,从而可精简结构和系统,简化制造工艺,并降低成本和造价,具有重大的现实意义和使用价值。可采用多种驭动方式,对于应用于船舶游艇等方面的仿鱼鳍推进器可采用机械驱动,也可采用液压驱动和气压驱动,以及混合驱动方式对于小型水下运动装置,可采用形状记忆合金人造合成肌肉以及压电瓷等多种驱动元件。仿生机器鱼研究概况国外学者很早就致力于对鱼类推进模式及仿生机器鱼的研究表。年研究组成功研制了世界上第条真正意义上的仿生金枪鱼。此后,结合仿生学材料学机械学和自动控制的新发展,仿生机器鱼的研制渐成热点......”

3、“.....美国和日本进行的机器鱼研究比较多,取得的成果也比较多。美国,年推出了的改进版机器鱼皆在研究鱼的机动性和静止状态下的加速性。年,推出的最高版本是仿黄鳍金枪鱼研制的,长英尺,重磅,其目的在于开发种利用涡流控制推进的自主水下机器人。多关节鱼形机器人的设计图英国大学机器鱼课题组于年月开始研制系列的机器鱼,主要工作集中在实现仿鱼游动,特别是非稳定游动方面。该课题组的机器鱼主要集中在两个系列,系列和系列。其中系列均是采用多电机多关节的尾部结构。而系列机器鱼则是采用单电机多关节的尾部结构,长,重,平均推进速度为,自身携带的电池可以提供长达小时的稳定游动。日本世纪年代初,名古屋大学教授开始了微型仿鱼水下推进器的研究,他先后研制出采用形状记忆合金驱动的微型身体披动式水下推进器和压电陶瓷驱动的双鲍微型机器鱼。为了研究最优推进方法开发高推进性能的智能型水下机器鱼,从年开始,运物省船舶技术研究所开始了系列的实验机器鱼项目研究......”

4、“.....年月,北航机器人所和中科院自动化所合作研制出条实用的仿生机器鱼,参加了对郑成功古战船遗址的水下考古探侧,这次水下活动被有关专家认定为是国际上首例水下仿生航行体的试验研究。表国外典型的仿生机器鱼研究项目哈尔滨工业大学在国家自然科掌基金支持下研制出了仿生机器鱼样机,该样机长多关节鱼形机器人的设计,重约,航速可达。年,他们又研制了条仿生机器鱼样机,游动速度可达,并进行了升潜和转向实验。哈尔滨工程大学研制了条仿生机器鱼原理样机仿生,该机器鱼长,最大直径。排水量,潜水深度,最高航速。图仿生仿生水下机器人由于具有高效的推进性能,良好的隐身性能和操纵性能,有着广阔的应用前景。在民用方面,它可以用于海洋环境研究海洋资源探测和开发海洋援潜救生等,也可以作为智能玩具或电子宠物进入百姓家庭。在军用方面,可用于战时侦察,收集清报,探雷与灭雷,潜艇战与反潜战,作为诱饵干扰敌方等......”

5、“.....直接用于袭击和破坏敌方的港口水下侦察系统舰船要害部位海上平台破坏敌方海上运输线等。另外,仿生水下机器人作为种新兴的水下运载器,块进行通信。电源模块由于单片机芯片芯片和模块的供电电压为,而模块和模块的供电电压为,为了将转化为,需要采用芯片来实现电压的转换。模块系统的模块采用接收模块,定位信息模块的串行通信接口,以格式传送到单片机,再经模块发送出去供监控管理中心接收。无锡太湖学院学士学位论文模块模块选用系列的模块,具有设计紧凑高性价比等特点,并且已经有国内的无线电设备入网证。软件设计软件可根据现有协议进行编写。多关节鱼形机器人的设计第章基于的鱼形机器人动力学分析机器鱼浮力中心和重力中心的估算当机器鱼在游动中胸鳍转动定角度时,由于鱼的向前游动,水对侧鳍会有定的冲力,由于这个力较小,所以要求机器鱼在水中的状态为悬浮状态或接近悬浮状态。既然要求机器鱼在水中处于悬浮状态......”

6、“.....这里设计成略小于的状态,这里我们通过配重使鱼体重量为排水量的,这样有利于鱼体的升潜运动。对于以侧鳍转动为升潜方式的机器鱼,重力作用点位置以及浮力作用点的选择至关重要。当浮力的作用点与机器鱼体重心不相同时,仿生机器鱼在水下游动时将不能够保持水平状态,这是在鱼体整体设计时所必须考虑的方面。机器鱼在静止状态的情况下主要受到两个力的作用,个是流体的浮力,个是仿生机器鱼的重力。如图所示浮力中心坐标是重力中心坐,浮力中心与重力中心在方向的差值会形成对轴的转矩,转矩会使鱼体产生前后的颠覆运动。在方向的差值会形成对轴的转矩,转矩会使鱼体产生左右的转动运动。这种左右的滚动运动前后的颠覆运动对鱼体的推进毫无帮助,只会损害鱼体的推进效率。而且转矩在鱼体前进过程中是变化的,这种变化还会增加机器鱼控制上的难度。因此在设计上要尽量减少这种静态的不稳定性,还要计算出转矩在每时刻的值,以便对仿生机器鱼进行反馈控制......”

7、“.....绘出仿生机器鱼鱼体主视图的外形,。取出方向些间隔相等的点。第二步,将鱼体分为片,每片的截面都是个形状相似大小不同的椭圆。如图所示图体积单元计算第三步,计算浮力。半径为和的椭圆面积为,底面积为高为的圆锥或棱锥的体积为。那我们假定相邻的片和有相似的形状。相邻片之间的体积和排水量就可以用下面的式子来计算。式中为较大的面积,为较小的面积,为两相邻片之间的距离,为比重第四步计算浮力中心由下式可以计算出浮力中心的坐标其中为相邻片间的体积为相邻片间的中点坐标多关节鱼形机器人的设计基于上面的讨论,我们可以得到机器鱼排水量和浮力的计算结果。总排水量应该要比总质量大。重力中心的横坐标应与浮力中心的横坐标很接近,如果有小的差值可以用个平衡块来调节。基于的机器鱼浮力中心和重力中心计算浮力计算在中......”

8、“.....当把机器鱼外壳填充成实心物体,然后计算这个实心物体的体积和重力中心。得到的重力中心就是机器鱼的浮力中心,在这个设计的机器鱼中,可得到如下数据坐标原点如图所示体积浮力中心可以计算出浮力,未找到引用源。重力计算在中,重力和和重力中心的计算可通过对各个实体赋予材料来准确计算。在这个机器鱼中,由于电机和减速箱的外形尺寸得质量和体积大概为于是上式可得出电机和减速箱的平均密度所以将电机和减速箱体的密度赋予,将箱体的质量赋予可锻铸铁的密度,尾巴和侧鳍赋予密度为的橡胶,外壳赋予密度为的玻璃钢,太阳能板赋予密度为,将其他实体赋予铸钢的密度中默认材料的密度为。然后将中坐标设置在鱼嘴的中心处。通过分析,可得机器鱼的相关数据质量重量质量中心的位置可知,重力中心几乎在轴上,在轴上的偏移不大。在头部应该容纳的重量无锡太湖学院学士学位论文为保证重力中心与浮力中心致,由力矩平衡......”

9、“.....因此为保证头部重心的位置,可调节平衡板的重量。机器鱼在摆动的时候,重力中心在平面内会有定的偏移,但由于机器鱼身体前部摆动幅度不大,可以近视为刚性体,而机器鱼的重心正处于身体的前部分。即使有定的偏移,浮力中心也会随着身体的摆动而发生相同方向的偏移,在加上机器鱼的摆动频率,依靠水的阻力可以平衡掉相当部分倾覆力矩,所以在机器鱼摆动的过程中,机器鱼倾覆的可能性不大。水下鱼形机器人系统仿真第章结论与展望结论仿生机器鱼的研究是仿生学研究的个部分,其最终目的是要将鱼类的些优点移植到仿生机器鱼平台上,从而设计出能在军事及民用领域实际应用的机器鱼。但由于生物系统的复杂性及流体的不确定性,仿生鱼只能做到近视仿生。本课题主要做了如下工作曲面造型设计鱼的外形,要尽量达到其仿真效果。鱼体内部各部分的位置安排以及四个主要的结构设计,保证机器鱼在水里能平衡游动。运动仿真,仿真机器鱼的运动效果......”

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