哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 第1章绪论 1.1课题研究背景目的和意义 本课题来源于国家自然科学基金（鲹科鱼类游动中的被动动力效应研究， No.50905040). 水中的生物经过不断的进化，具备了可以适应各种水下环境的运动能力。 由于传统的水下机器人具有效率低、噪音大等问题山，近年来仿生学的研究 越来越受到重视，而水下生物的仿生研究是仿生学的一个重要的分支，受到 的关注也越来越多。通过对仿生学的研究，很多生物原理应用到工程实践， 使仿生机器人技术得到很快的发展)。人们通过研究水下生物的运动机理及 特点，将其运用到水下机器人中，用以解决水下机器人运动速度慢、效率低 等难题，从而达到使水下机器人变得更灵活、推进效率更高4鬥。国内外学者 对水下生物的运动机理的研究，不仅使水下机器人的研究有了飞速的发展， 同时对工程上的一些实际问题的研究有实际的工程意义，如实现快速高效的 推进、具有高灵活性、减少噪声。 对于水下机器人，人们期望的目标是其具有效率高、速度快等优点，因 此很多人开始对鱼类加以仿生研究，并制作机器鱼样机，研究鱼的运动规律 和水动力学理论。通过研究鱼类的动力学理论，己经研制出很多机器鱼，可 以在水中实现游动，但游动速度和灵活性还远不能和鱼相比，仿生水下机器 人还有待进一步的研究。 相对于鱼类的摆动，水母的喷射推进运动逐渐引起了人们的注意。水母 作为一种无脊椎动物，其游动的平稳性和灵活性给人们带来了灵感，人们开 始对以水母为仿生原型的水下仿生机器人加以研究。相比于鱼类，水母具 有体积小、重量轻、柔性大、低代谢率，能够有效地利用水流被动游动等特 点，利用这些特点人们开始对仿生水母的研究产生了兴趣，对不同类型的水 母进行仿生研究，设计研究出仿生水母机器人[。 对仿生机器水母的研究成果在实际项目和军事等方面有很重要的应用。 仿生机器水母的特点是对于条件复杂的水下，其可以长时间的游动作业，同 时由于仿生机器水母具有内部空间大的特点，可以携带很多传感装置和侦查 设备，运用到海洋生物考察、海底勘探和海洋救生等许多场合。在军事方面， 机器水母相对于其他水下机器人具有更强的隐蔽性，仿生机器水母具有自身 -1- 万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文 第 1 章 绪论 1.1 课题研究背景目的和意义 本课题来源于国家自然科学基金(鲹科鱼类游动中的被动动力效应研究， No.50905040)。 水中的生物经过不断的进化，具备了可以适应各种水下环境的运动能力。 由于传统的水下机器人具有效率低、噪音大等问题 [1] ，近年来仿生学的研究 越来越受到重视，而水下生物的仿生研究是仿生学的一个重要的分支，受到 的关注也越来越多[2] 。通过对仿生学的研究，很多生物原理应用到工程实践， 使仿生机器人技术得到很快的发展[3] 。人们通过研究水下生物的运动机理及 特点，将其运用到水下机器人中，用以解决水下机器人运动速度慢、效率低 等难题，从而达到使水下机器人变得更灵活、推进效率更高[4] 。国内外学者 对水下生物的运动机理的研究，不仅使水下机器人的研究有了飞速的发展， 同时对工程上的一些实际问题的研究有实际的工程意义，如实现快速高效的 推进、具有高灵活性、减少噪声[5] 。 对于水下机器人，人们期望的目标是其具有效率高、速度快等优点，因 此很多人开始对鱼类加以仿生研究，并制作机器鱼样机，研究鱼的运动规律 和水动力学理论。通过研究鱼类的动力学理论，已经研制出很多机器鱼，可 以在水中实现游动，但游动速度和灵活性还远不能和鱼相比，仿生水下机器 人还有待进一步的研究。 相对于鱼类的摆动，水母的喷射推进运动逐渐引起了人们的注意。水母 作为一种无脊椎动物，其游动的平稳性和灵活性给人们带来了灵感，人们开 始对以水母为仿生原型的水下仿生机器人加以研究[2] 。相比于鱼类，水母具 有体积小、重量轻、柔性大、低代谢率，能够有效地利用水流被动游动等特 点，利用这些特点人们开始对仿生水母的研究产生了兴趣，对不同类型的水 母进行仿生研究，设计研究出仿生水母机器人[6] 。 对仿生机器水母的研究成果在实际项目和军事等方面有很重要的应用。 仿生机器水母的特点是对于条件复杂的水下，其可以长时间的游动作业，同 时由于仿生机器水母具有内部空间大的特点，可以携带很多传感装置和侦查 设备，运用到海洋生物考察、海底勘探和海洋救生等许多场合。在军事方面， 机器水母相对于其他水下机器人具有更强的隐蔽性，仿生机器水母具有自身 - 1 - 万方数据