兩棲仿生機(jī)器魚設(shè)計(jì)及其復(fù)雜異型件的加工.pdf

1、本文主要針對(duì)兩棲機(jī)器魚箱體靜密封問題及胸鰭改變攻角對(duì)升潛運(yùn)動(dòng)的影響進(jìn)行探討與研究；用CAE方法模擬出機(jī)器魚胸鰭擺動(dòng)的水動(dòng)力學(xué)問題，為更深入的開展機(jī)器魚水中作業(yè)奠定基礎(chǔ)。
　　本文提出了一種在水下可以仿鲹科魚類自由游動(dòng)在陸地上可以輪式推進(jìn)的新型兩棲機(jī)器魚。該機(jī)器魚頭部裝有采集圖像的視覺傳感器，能夠?qū)σ幌盗胁杉膱D像進(jìn)行識(shí)別運(yùn)算。這些行為是通過頭部箱體內(nèi)的ARM9核心處理器控制系統(tǒng)并搭載攝像頭采集視覺信息來(lái)完成。依靠這些信息，兩棲機(jī)器

2、魚作相應(yīng)決策實(shí)現(xiàn)水下巡航或陸地爬行。本文所開發(fā)的機(jī)器魚具有如下三個(gè)特點(diǎn)：
　　首先，該機(jī)器魚的整體結(jié)構(gòu)采用模塊化設(shè)計(jì)。它主要包括剛性頭部及模塊化尾部，頭部對(duì)稱安裝一對(duì)輪槳鰭結(jié)構(gòu)用來(lái)實(shí)現(xiàn)水中上浮下潛及陸地爬行運(yùn)動(dòng)，模塊化尾部包括兩關(guān)節(jié)的軀干及尾柄復(fù)合驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，具有互換性；頭部輪槳、鰭結(jié)構(gòu)各有兩個(gè)自由度，尾部共有四個(gè)自由度，增加了其靈活性。
　　其次，該機(jī)器魚能夠適應(yīng)水陸兩種環(huán)境。它擁有三個(gè)關(guān)節(jié)的尾部，一對(duì)輪槳鰭和一個(gè)尾部輔助輪

3、。通過各個(gè)控制關(guān)節(jié)的協(xié)助配合，該機(jī)器魚不但能夠在水中模擬仿鲹科魚類游動(dòng)，還能夠在沙灘、平地、沼澤等路況上直行或是蜿蜒爬行。
　　最后，該機(jī)器魚的動(dòng)力通過自行設(shè)計(jì)的動(dòng)密封裝置輸出，該裝置不但具有良好的密封效果，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)約空間，保證了機(jī)器魚具有更輕更靈活的特點(diǎn)。
　　本文研究包括以下主要內(nèi)容：
　　(1)建立機(jī)器魚正向運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型。應(yīng)用D-H坐標(biāo)法推導(dǎo)出機(jī)器魚在平面運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)時(shí)的位姿矩陣運(yùn)動(dòng)方程，借助matlab軟

4、件求解矩陣，著重探討機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的正問題，為其建立三維運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型奠定基礎(chǔ)。
　　(2)模擬機(jī)器魚升潛運(yùn)動(dòng)時(shí)水動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。通過fluent仿真軟件模擬胸鰭擺動(dòng)，分析機(jī)器魚做升潛運(yùn)動(dòng)時(shí)的最佳攻角，并通過云圖解釋其水動(dòng)力學(xué)現(xiàn)象。
　　(3)箱體靜密封結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。通過對(duì)O型橡膠圈的密封設(shè)計(jì)原理的分析，設(shè)計(jì)一種適用于機(jī)器魚箱體靜密封結(jié)構(gòu)，為下階段改進(jìn)機(jī)器魚密封效果奠定基礎(chǔ)。
　　(4)軸套軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。以節(jié)約空間的理念設(shè)計(jì)軸套