基于IPMC和舵機混合驅(qū)動的微型仿生機器魚的研究.pdf

1、在地球上，海洋面積占了總面積的70％，隨著人類對自然資源需求的不斷增加和陸地資源的日益枯竭，人們必然要把目光轉(zhuǎn)向具有巨大開發(fā)價值的海洋資源。為了開發(fā)海洋資源，各種仿生水下機器人必然將會得到迅猛的發(fā)展。而魚類依靠身體和魚鰭的協(xié)調(diào)擺動在水中游動時所表現(xiàn)出的高效率、低能耗、低噪音以及高機動性能是其他任何以螺旋槳為推進方式的人造水面和水下運載器所無法比擬的。因此仿魚形水下機器人必然將有更廣闊的應用前景。
　　目前，大部分仿生機器魚依靠傳統(tǒng)

2、的電機來驅(qū)動。雖然傳統(tǒng)的電機驅(qū)動具有驅(qū)動力強，并且控制技術成熟等優(yōu)點，但同時也存在著效率低、噪聲大、高能耗以及機動性不好等缺點。研究者們一直都在不斷的尋求新的靈感方向，于是隨著科技的進步，一批基于智能材料的仿生機器魚就不斷的涌現(xiàn)了出來。與傳統(tǒng)的電機驅(qū)動方式相比，基于新型智能材料驅(qū)動的機器魚具有體積小、噪聲小、低能耗和機動性好等優(yōu)點。
　　IPMC(Ion-exchange polymer metal composites)作為一種

3、新型的智能材料，它的高應變響應、低驅(qū)動電壓以及親水性，使其很適合應用于仿生游動機器人的研究。本文以IPMC材料和微型舵機作為驅(qū)動器，設計了一種混合驅(qū)動的小型游動機器人系統(tǒng)。然后在基本遺傳算法基礎上進行改進，采用改進的遺傳算法進行路徑規(guī)劃，為仿生機器魚規(guī)劃出一條最優(yōu)路徑。應用PROTEUS軟件對微型仿生機器魚控制系統(tǒng)進行仿真分析，并驗證驅(qū)動電路的正確性。然后建立舵機驅(qū)動模塊和IPMC驅(qū)動模塊的動力學模型，并分別對這兩種驅(qū)動方式的推進過程進