摘要：目前在伦敦水族馆内,观众能看到在一个专门设计的鱼缸里畅游的机器鱼。这是有史以来第一次公开展览的机器鱼。三条机器鱼美丽异常,身上的鳞片散发出宝石般的光彩。

摘要：推进效率是水下潜器装备运行的核心问题,对机器装备的现实应用具有至关重要的影响.针对仿鲔科鱼类研制的机器鱼,根据鲔科鱼类波状运动特征,将机器鱼体离散为由鱼体、尾鳍、胸鳍等部分组成的多刚体系统,结合鱼体所受外力载荷,运用牛顿欧拉法建立了机器鱼动力学模型.基于该动力学模型,开展了以提高机器鱼的推进效率为目标的鱼体运动参数优化设计,以机器鱼的巡游效率为目标、以鱼体各机体的运动参数为优化设计变量、选用遗传算法为优化算法,进行参数匹配优化;通过优化实现了机器鱼尾鳍、鱼体及胸鳍的多机体协同,提高了机器鱼的推进效率.针对优化匹配设计结果,进一步开展了机器鱼的运动学数值模拟仿真,结果表明机器鱼的巡游速度在数值上为鱼体长度的1. 415倍时,机器鱼的推进效率最高,其值达到最大值49. 9%.

摘要：提出了一种基于胸鳍拍动推进的仿生机器鱼的设计模型,并对其进行了水动力实验研究.首先根据仿生对象的胸鳍运动和结构特点设计了由直流伺服电机驱动的扑翼式机器鱼,然后设计了推力测试实验装置,在北京航空航天大学机器人所的低速水洞中完成了机器鱼的推力和功耗测试实验,获得了推力系数和效率随Sr(斯特劳哈尔数)变化的曲线.实验结果表明最大推力系数和效率都在Sr=0.4时达到,该结果与前人关于游动和飞行生物保持高效推进时Sr的范围一致.机器鱼的自由航行实验进一步验证了水洞测力实验结果,最大航行速度可达0.64m/s,约1.5倍身长比,相比国内外的同类仿生机器鱼具有较大的速度优势.实验结果表明:该仿生设计模型可以很好地模拟牛鼻鲼的推进方式,较大提高胸鳍扑翼式机器鱼的速度,为仿生水下航行器的设计提供了一种思路.

摘要：针对管道中微小型机器人的研究和开发,提出一种利用外磁场驱动超小型机器鱼的研究方法.采用合金薄板模拟鱼尾骨架,贴在该薄板的超磁致伸缩材料模拟鱼体肌肉,建立了该问题的力学模型.通过研究机器鱼的游动机理,设计了一种机器鱼的超磁动力驱动器(GMMA).利用调整外界磁场频率,实现神经模拟以控制鱼尾摆动,即机器鱼的游动.结果表明,鱼尾摆动平均驱动力的大小取决于鱼尾的材料参数、几何参数和外磁场频率.特别是当外磁场频率接近系统固有频率时,该驱动力相对较大,该结论可作为鱼尾设计和控制的主要思路和依据.

摘要：研究了一种采用鳐科模式游动、柔性胸鳍摆动方式推进的形状记忆合金(SMA)丝驱动型仿生蝠鲼机器鱼.首先,对双吻前口蝠鲼游动动作进行了分析,建立了蝠鲼胸鳍柔性摆动的简化运动模型.然后对能够模仿蝠鲼肌肉动作的智能材料进行了分析.最后设计了SMA丝驱动的柔性仿生胸鳍和仿生蝠鲼机器鱼,并分析了SMA丝的热力学特性,确定了控制规律.该机器鱼外形与双吻前口蝠鲼外形相似,身体呈现扁平形状,有一对三角形的柔性仿生胸鳍,直线游动速度达到79mm/s,最小转弯半径为118mm.该机器鱼游动稳定性好,无噪声.

摘要：近年来对海洋资源的开发利用成为了社会的研究热点,推动了国内外学者关于水下航行器各方面的研究工作.其中航行器的外形设计是研究中较为重要的一部分,直接影响其在水中行进时所表现流体性能的优劣.自然界中存在的各种鱼类以其阻力性能好等优点吸引了科研工作者广泛关注.为设计流体性能较好的航行器壳体外形,本文将目光放在了双髻鲨身上,它的头部就像一个水中翼,帮助其在海洋中灵活的游动.本文以其为仿生的对象,首先建立模型分析了3种不同双髻鲨的头部减阻效果,选定锤头双髻鲨的生物形体特征作为壳体外形特征曲线,并结合工程实际设计了一种仿生机器鱼外形,应用Ansys Mosaic技术建立三维流场结构化网格模型,对其进行Fluent仿真.随后与目前主流的翼型壳体外形和回转体航行器外形进行对比,重点研究其减阻性能.通过仿真分析得出,与上述两种常见的水下航行器相比,仿双髻鲨模型在定常流场中表现出更优秀的流体性能.本文还探究仿双髻鲨模型周围流场的特性,对于减少航行器对周围流场干扰方面和改善航行器隐蔽性方面的研究有一定的指导意义,同时也为水下航行器的设计提供新的方向.

摘要：通过变截面悬臂梁受迫振动响应模拟鱼体变形,设计了单驱动仿生机器鱼.建立了机器鱼自主游动中变形体耦合动力学方程,运用数值仿真研究的方法探讨了其"加速-滑行"游动模式的动力特性.发现可以通过加速时间和滑行时间的组合得到更高的游动效率,拓展了机器鱼的高效运动控制模式.

摘要：在深入分析活鱼解剖结构的基础上,设计了一种人工肌肉驱动的鱼关节结构,介绍了形状记忆合金(SMA)人工肌肉元件的设计方法.对鱼的尾鳍摆动进行了力学建模,并加以简化.基于摆动过程的力矩平衡方程,对SMA驱动力矩与阻力矩、流体阻尼力矩及机构(流体)惯性力矩进行了分析,建立了各个参数之间的定量关系式.通过数据验证了模型的可靠性,为仿生机器鱼的研究提供了参考依据.

摘要：首先研究了牛鼻鲼的形态学特点,对牛鼻鲼的运动学特性进行了观测,并进行了运动学建模;然后基于"结构相似"的原理,研制出一种新型的胸鳍摆动模式推进机器鱼——"牛鼻鲼—Ⅰ".该机器鱼被设计成扁平形,由主体和胸鳍两部分组成,无尾鞭,主体为刚性,三角形胸鳍为弹性.整个机器鱼总质量为1 kg,弦长300 mm,最大展宽为500 mm.机器鱼通过8个左右对称的伺服电机按照一定的相位差驱动刚性鳍条,在胸鳍上实现了0.4个波长的正弦推进波.在水箱实验中,当左右胸鳍同向运动时,机器鱼达到了0.13 m/s的前进速度和0.15 m/s的后退速度;当左右胸鳍反向运动时,机器鱼在约8 s内完成了原地360°转弯,表现出优良的机动性.

摘要：IPMC智能材料具有驱动电压低、响应形变高的特性.利用这种智能材料为驱动器,设计了一种小型遥控机器鱼.该机器鱼可以由红外电视遥控器遥控,通过改变加在IPMC材料上的驱动电压的幅值和频率来控制机器鱼的游动方向和游动速度.在实验过程中,分别比较了在正弦波激励和方波激励下机器鱼的游动速度的差异,同时验证了驱动信号的幅值与频率对机器鱼游动速度的影响.通过实验有效地证明了IPMC材料作为驱动器的可行性.