文献名称： 一种新型尾鳍雅进的机器鱼 仿生对象：鳕科鱼类 BCM身体-尾鳍推进 模式
仿生对象：鳕科鱼类 BCM 身体-尾鳍推进 模式
该机器鱼通过一种新型的二自由度尾鳍推进机构来驱动， 仅仅依靠尾部机构摆动就可以实现机器鱼的直线游动、 转弯，上浮和下潜运动。 下” 背餡 尾鳍 波纹管 胸够
该机器鱼通过一种新型的二自由度尾鳍推进机构来驱动， 仅仅依靠 尾部机构摆动就可以实现机器鱼的直线游动、 转弯，上浮和下潜运动
机器鱼具有细长旋成体的外形，长1.46m最大回转直径 018m,主要由两个伺服电机来驱动，具有完整的推进 机构、通信、控制、供电模块和其他机械、密封部件。 该机器鱼可以模仿鳐科鱼类的尾鳍运动方式.实现在 水下的直线游动、转弯和上浮、下潜。 控制系统 天线 电源 开关 推进机构 电机1 180nm 电机2 配所块 1460mm
机器鱼具有细长旋成体的外形，长1.46m最大回转直径 018m，主要由两个伺服电机来驱动，具有完整的推进 机构、通信、控制、供电模块和其他机械、密封部件。 该机器鱼可以模仿鳐科鱼 类的尾鳍运动方式．实现在 水下的直线游动、转弯和上浮、下潜
仿生机器鱼可以应用到多个领域： 在海洋军事方面，仿生机器鱼具有很高的隐蔽性，因而 可以利用其搭载的多种传感器来执行水下侦查和跟踪 任务，用来监视他方的军舰、鱼类、潜艇等军事目标。 机器鱼鱼群还可以充当我方抛出的诱饵，迷惑另一方 的军事攻击行为。同时，价格相对低廉，并且具有一定 弹药承载能力的机器鱼集群可以实现对敌方海洋军事目 标的饱和攻击。 在民用领域，机器鱼可以用来进行管道检测、海洋生物 观察、海底勘探和海洋救捞。除此之外，机器鱼还可 以用于海洋和湖泊的水质监测
仿生机器鱼可以应用到多个领域： 在海洋军事方面，仿生机器鱼具有很高的隐蔽性，因而 可以利用其搭载的多种传感器来执行水下侦 查和跟踪 任务，用来监视他方的军舰、鱼类、潜艇等军事目标。 机器鱼鱼群还可 以充当我方抛出的诱饵，迷惑另一方 的军事攻击行为。同时，价格相对低廉，并且具有一定 弹药承载能力的机器鱼集群可以实现对敌方海洋军事目 标的饱和攻 击。 在民用领域，机器鱼可以用来进行管道检测、海洋生物 观察、海底勘探和海 洋救捞。除此之外，机器鱼还可 以用于海洋和湖泊的水质监测
二自由度尾鳍推进机构 二自由度尾鳍推进机构主要由两个伺服电机、斜而旋转块和 万向节机构组成。机构呈对称布置。这使得机构更为紧凑。 其中，前端连接 架与机器鱼的身 垫座1 交叉滚于牡承 山定法兰 体相连，后端连 万向背 尾枘 接架与尾部机构 固定。 心机1 基感2 斜面转块1 斜而转块2 鱼起
二自由度尾鳍推进机构 二自由度尾鳍推进机构主要由两个伺服电机、斜而旋转块和 万向节机构组成。机构呈对称布置。 这使得机构更为紧凑。 其中，前端连接 架与机器鱼的身 体相连，后端连 接架与尾部机构 固定
(俯视图) 左右摆动 提供向前的 推力 尾部向下倾斜 提供向上的反 作用力，实现 上浮 图3.13上浮运动时的尾鳍姿态
（俯视图） 左右摆动 提供向前的 推力 尾部向下倾斜 提供向上的反 作用力，实现 上浮
夫多现有机器鱼样机的推进机构只能实现一雍空间的 摆动，即只能实现机器鱼的直线游动和转弯运动。水下 机器鱼想要具有三维运动和俯仰调节能力常用的方法有 以下四种： 1.鱼鳔法上浮和下潜。根据自然鱼类通过调节鱼鳔的 收缩和膨胀实现下沉和上浮的原理，通过仿生机械结 构排水和吸水，改变机器鱼的重力，实现沉浮运动。 2.用胸鳍协助运动。运用仿生学结构设计模拟自然鱼 类的胸鳍，用舵机带动胸鳍转动，通过调整胸鳍与来 流或者迎流的夹角，用胸鳍划水的方式产生向上的升 力或者下潜力。 3.改变机器鱼的重心位置。在机器鱼的内部安装丝杠 滑块结构，用电机带动丝杠转动，滑块的位置变化使 机器鱼的重心位置斜向上或者向下偏移，在尾部机构的 推进下，实现上浮和下潜
大多现有机器鱼样机的推进机构只 能实现一维空间的 摆动，即只能实现机器鱼的直线游动和转弯运动。水下 机器鱼想要具有三维运动和俯仰调节能力常用的方法有 以下四种： 1.鱼鳔法上浮和下潜。根据自然鱼类通过调节鱼鳔的 收缩和膨胀实现 下沉和上浮的原理，通过仿生机械结 构排水和吸水，改变机器鱼的重力，实现沉浮运动。 2.用胸鳍协助运动。运用仿生学结构设计模拟自然鱼 类的胸鳍，用舵机 带动胸鳍转动，通过调整胸鳍与来 流或者迎流的夹角，用胸鳍划水的方式产生向 上的升 力或者下潜力。 3.改变机器鱼的重心位置。在机器鱼的内部安装丝杠 滑块结构，用电机 带动丝杠转动，滑块的位置变化使 机器鱼的重心位置斜向上或者向下偏移，在尾部机构的 推进下，实现上浮和下潜
4.改变机器鱼的体积。机器鱼具有柔性的皮肤，使用气 泵或者其他方式使机器鱼的柔性腔体被压缩或者膨 胀.通过体积的变化调整机器鱼所受到浮力的大小， 从而实现沉浮：无论采用哪种方式，都在一定程度上 增加了机器鱼的结构设计和控制的难度。 调整胸鳍 调整头部重心 Prutvlriod Comtrellez Antielat Rwer Ihil 1.Tfe (b) 二自由度尾鳍推进机构买现机器鱼的“一尾多用”，即 仅用尾鳍推进机构就实现直线巡游、转弯、上浮和下潜
4.改变机器鱼的体积。机器鱼具有柔性的皮肤，使用气 泵或者其他方式 使机器鱼的柔性腔体被压缩或者膨 胀．通过体积的变化调整机器鱼所受到浮力的 大小， 从而实现沉浮： 无论采用哪种方式，都在一定程度上 增加了机器鱼的结 构设计和控制的难度。 调整胸鳍 调整头部重心 二自由度尾鳍推进机构实现机器鱼的“一尾多用” ，即 仅用尾鳍推进机构就实现直线巡游、转弯、上浮和下潜
用MATLAB软件对尾鳍的摆动进行曲线拟合 直线巡游时尾鳍的摆动 角变化图 400 20 站0 图3.10位置模式下的直线游动摆角变化 -MEA AN3LE1 300 20 200 50- 上浮、时尾鳍的偏转角 g, a 20 3.0 0 T8情) 图3.15尾禁的偏转角 30 上浮时尾鳍的 200 100 方位角 00 .100 200 00 29 30 40 50 60 Time (soci 图3.14星能的方位角
用MATLAB软件对尾鳍的摆动进行曲线拟合 直线巡游时尾鳍的摆动 角变化图 上浮、时尾鳍的偏转角 上浮时尾鳍的 方位角
最小转弯半径约为0.23m 总质量25.8Kg 游动速度达到最大值约为0.69m/s 总结：机器鱼的速度依然较低，并且体型较大，但二自 由度尾鳍推进结构应用部件少，造价低且能够实现复杂 的运动。可以留出更多的空间用于安装其他设备
最小转弯半径约为0．23 m 总质量25.8Kg 游动速度达到最大值约为0.69 m／s 总结:机器鱼的速度依然较低，并且体型较大，但二自 由度尾鳍推进结构应用部件少，造价低且能够实现复杂 的运动。可以留出更多的空间用于安装其他设备