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面向水下无声推进的形状记忆合金丝驱动柔性鳍单元 被引量:17
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作者 王振龙 杭观荣 +1 位作者 李健 王扬威 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期126-131,共6页
水下无声推进是潜器追求的理想目标,但几乎所有成熟的潜器都应用螺旋桨推进,噪声较大,推进效率随航度变化波动大,限制了潜器的应用。基于大多数鱼类和鳍波动推进时的乌贼的游动基本动作为柔性弯曲这一事实,从软体动物乌贼的鳍结构获得启... 水下无声推进是潜器追求的理想目标,但几乎所有成熟的潜器都应用螺旋桨推进,噪声较大,推进效率随航度变化波动大,限制了潜器的应用。基于大多数鱼类和鳍波动推进时的乌贼的游动基本动作为柔性弯曲这一事实,从软体动物乌贼的鳍结构获得启发,借鉴其肌肉性静水骨骼原理,提出并研制嵌入形状记忆合金丝驱动的仿生柔性鳍单元,对柔性鳍单元进行转角理论分析及水中弯曲、回复试验,研制并试验基于柔性鳍单元的微型机器鱼。柔性鳍单元通过电流驱动,以模块化形式安装,实现身体/尾鳍推进、胸鳍波动推进等功能。柔性鳍单元为动作无噪声,转角大,无相对移动的机械部件,具有足够的输出力,结构简单,隐蔽性好,可实现水下无声仿生推进,在微小型水下机器人上应用具有优势。 展开更多
关键词 水下无声推进 微型机器鱼 乌贼鳍 柔性鳍单元 形状记忆合金丝
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基于柔性鳍单元的尾鳍推进微型机器鱼设计研究 被引量:13
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作者 杭观荣 王振龙 +1 位作者 李健 王扬威 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期171-175,181,共6页
论述了一种微型机器鱼.首先对亚鲹科、鲹科和鳐科模式游动动作进行了简化和抽象,确定柔性弯曲是这三种模式的一种简化的游动动作.然后从乌贼鳍的肌肉性静水骨骼鳍的结构得出灵感,提出并研制了能够实现柔性弯曲的柔性鳍单元;它应用动物... 论述了一种微型机器鱼.首先对亚鲹科、鲹科和鳐科模式游动动作进行了简化和抽象,确定柔性弯曲是这三种模式的一种简化的游动动作.然后从乌贼鳍的肌肉性静水骨骼鳍的结构得出灵感,提出并研制了能够实现柔性弯曲的柔性鳍单元;它应用动物弹性机制,由形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)丝驱动.再对SMA丝进行了热力学分析,从而优化其驱动.最后,基于柔性鳍单元,设计了无线遥控的尾鳍推进微型机器鱼,并进行了游动试验;实现了亚鲹科和鲹科模式游动动作.该机器鱼无任何转动、滑动部件,能够实现快速、安静的隐蔽性游动. 展开更多
关键词 微型机器鱼 柔性鳍单元 乌贼 肌肉性静水骨骼 形状记忆合金丝
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用于避障研究的微型仿生机器鱼3维仿真系统 被引量:4
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作者 叶秀芬 关红玲 +1 位作者 张哲会 杨博文 《中国图象图形学报》 CSCD 北大核心 2011年第3期462-468,共7页
基于VC++6.0开发环境和OpenGL(open graphics library)国际图形标准,在Windows系统下开发了微型仿生机器鱼3维仿真系统。该系统可以降低用实体机器鱼进行机器鱼避障能力研究的成本和减少在研究过程中对实体机器鱼造成的损害。采用多边... 基于VC++6.0开发环境和OpenGL(open graphics library)国际图形标准,在Windows系统下开发了微型仿生机器鱼3维仿真系统。该系统可以降低用实体机器鱼进行机器鱼避障能力研究的成本和减少在研究过程中对实体机器鱼造成的损害。采用多边形建模的方法构建了虚拟微型仿生机器鱼模型,模拟了鱼类尾鳍的摆动。提出了一种模拟红外传感器探测障碍物的虚拟射线方法。并采用实时模糊决策算法设计了基于多传感器信息的复合模糊控制器,决策微型仿生机器鱼的避障行为。仿真实验表明,复合模糊控制器实时性好、效率高;无论是单个任意形状的障碍物还是多个连续障碍物,复合模糊控制器都能有效地引导仿生机器鱼避开障碍物,到达目标点。微型仿生机器鱼3维仿真系统为研究仿生机器鱼的自主避障能力提供了可靠、逼真、便利的平台。 展开更多
关键词 微型仿生机器鱼 复合模糊控制器 自主避障
原文传递
基于IPMC驱动的自主微型机器鱼 被引量:12
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作者 苏玉东 叶秀芬 郭书祥 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期262-270,共9页
本文从微小型鱼类的运动和受力分析入手,基于人工肌肉IPMC(离子聚合物金属复合材料)的特性,进行微型机器鱼的结构和控制系统的设计.在此基础上实现仿小型鱼类的各种运动模式,然后,讨论了IPMC驱动器推进效率的优化.实验结果证明,基于IPM... 本文从微小型鱼类的运动和受力分析入手,基于人工肌肉IPMC(离子聚合物金属复合材料)的特性,进行微型机器鱼的结构和控制系统的设计.在此基础上实现仿小型鱼类的各种运动模式,然后,讨论了IPMC驱动器推进效率的优化.实验结果证明,基于IPMC的厘米级机器鱼是可行的:通过改变控制信号的频率和占空比,实现微型机器鱼的速度控制;通过控制胸鳍和尾鳍,实现上浮、下潜、转弯、巡游等运动模式.最后从尾鳍推进器的结构角度分析了如何提高推进效率. 展开更多
关键词 IPMC 微型机器鱼 运动模式 避障
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微机器鱼尾鳍形状的结构优化 被引量:4
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作者 张德欣 安伟光 张永顺 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期912-917,共6页
无缆驱动机器鱼是通过改变交变磁场的驱动频率,驱动嵌入机器鱼头部的NdFeB磁驱动器,将交变磁场能转换为机器鱼头部摆动的机械能,带动铜薄膜尾鳍产生波动并与液体耦合产生推力.在建立了悬臂梁结构变截面薄膜受迫振动动态模型和机器鱼推... 无缆驱动机器鱼是通过改变交变磁场的驱动频率,驱动嵌入机器鱼头部的NdFeB磁驱动器,将交变磁场能转换为机器鱼头部摆动的机械能,带动铜薄膜尾鳍产生波动并与液体耦合产生推力.在建立了悬臂梁结构变截面薄膜受迫振动动态模型和机器鱼推力模型的基础上,基于等面积条件,采用离散变量法对尾鳍的形状进行了优化,并结合有限元软件校验尾鳍根部强度,确定了最佳尾鳍形状.试验证明了该结构优化方法的正确性. 展开更多
关键词 微机器鱼 NDFEB 仿生游动 尾鳍形状优化
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ICPF驱动的微型机器鱼游速的影响因素分析 被引量:1
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作者 聂林 李德胜 +2 位作者 董天午 陈伟 郭书祥 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期289-292,共4页
为使ICPF驱动的柔性微型机器鱼较好地应用于血管微创手术和工业管道检测等领域,对机器鱼进行理论研究是必需的.依据库塔-儒柯夫斯基定理得到鱼尾在流体中产生的推力,建立了机器鱼的动力学模型.分析了机器鱼游动速度的变化规律;尾鳍摆动... 为使ICPF驱动的柔性微型机器鱼较好地应用于血管微创手术和工业管道检测等领域,对机器鱼进行理论研究是必需的.依据库塔-儒柯夫斯基定理得到鱼尾在流体中产生的推力,建立了机器鱼的动力学模型.分析了机器鱼游动速度的变化规律;尾鳍摆动角度的幅值、相位、频率对机器鱼游速的影响规律.为以后研究优化机器鱼的游动能力,提高机器鱼的可靠性和灵活性提供了理论依据. 展开更多
关键词 ICPF驱动 柔性微型机器鱼 相位 频率 摆幅
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