导读:本文包含了仿生波动推进论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:仿生机器鱼,融合推进机制,波动与摆动,胸鳍
仿生波动推进论文文献综述
范增,王扬威,刘凯,赵东标[1]（2019）在《仿生机器鱼胸鳍波动与摆动融合推进机制建模及实验研究》一文中研究指出为研制出高性能仿生水下推进器,文中以魟鱼为仿生原型,并借鉴摆动模式鱼类推进机制,提出了一种胸鳍波动与摆动融合推进机制的新型推进方式。设计了仿生机器鱼的机械结构与控制系统,建立了融合胸鳍波动与摆动推进机制的动力学模型,在理论分析的基础上,实验研究了平均推进力和游动速度与摆动胸鳍面积和频率、幅值等运动参数之间的关系。研究结果表明,理论计算值与实验结果的变化趋势相同,仿生机器鱼的平均推进力与平均游动速度随摆动胸鳍面积增大而先增大后减小,随频率、幅值的增大呈线性递增关系,最大平均推进力达2.8 N,最大游速达121 mm/s。文中所做研究可为改善机器鱼的游动性能提供参考。(本文来源于《水下无人系统学报》期刊2019年02期）
闫勇程,王扬威,兰博文,赵东标[2]（2018）在《基于环形长鳍波动推进的仿生水下机器人设计》一文中研究指出以鳐科模式游动的底栖鱼类魟鱼为仿生对象,设计了一种基于环形长鳍波动推进的仿生水下机器人。在分析其胸鳍肌肉和骨骼结构的基础上,建立了柔性胸鳍运动的简化模型,提出了一种仿生水下机器人设计方案。研制了仿生水下机器人样机,并进行了直线巡游、原地转弯和动态浮潜游动试验。结果表明:在波动频率0.8 Hz,鳍条摆角±20°,直线巡游单侧波数1.25时,其游动速度可达45 mm/s;在环形长鳍波数为2时,原地转弯的速度可达42.8°/s;游动状态表明仿生样机依靠环形长鳍能实现高稳定性和高机动性的游动运动。(本文来源于《机械制造与自动化》期刊2018年01期）
何建慧,章永华[3]（2015）在《仿生机器鱼鳍波动推进速度的理论分析和实验测试》一文中研究指出为了提高仿鱼型推进器在水中运动的稳定性和机动性,该文选择了典型的依靠胸鳍波状运动产生推进力的蓝点魟为仿生对象,对胸鳍的结构进行简化,并基于这种简化模型设计了仿生波动鳍推进装置。详细介绍了该装置的机械结构和控制电路,通过理论计算和实验测试相结合的方法,全面分析了影响仿生机器鱼鳍推进器波动游动速度的各种因素,包括:波动频率及摆幅和波长等运动学参数、鳍面面积、流体介质密度及仿生鳍的重量等,揭示了各因素的影响规律。通过研究发现:仿生波动鳍推进速度基本上随着波动频率、摆幅和波长等运动学参数的增加而增大;随着鳍面面积或流体介质密度的增大,相同运动学参数下推进速度亦明显加快;此外,推进速度随着该仿生鳍的重量增加而略有降低。(本文来源于《水动力学研究与进展A辑》期刊2015年03期）
谭进波[4]（2015）在《胸鳍波动推进仿生机器魟鱼设计研究》一文中研究指出随着海洋经济的发展以及海洋权益保护的日益重要,对海洋勘测和救捞设备提出了更高的要求,与传统螺旋桨推进的水下机器人相比,模仿鱼类游动运动的仿生水下机器人具有更高的游动效率、机动性和稳定性。鱼类的胸鳍波动推进模式拥有比尾鳍摆动模式更高的机动性和稳定性。本文以胸鳍波动推进游动的魟鱼为仿生对象,通过形态仿生和运动功能仿生设计研制了一种胸鳍波动推进的仿生机器魟鱼,为海洋资源的开发利用和潜水救捞提供了一种新型的水下搭载装备平台。首先,通过对仿生对象魟鱼的形态学、生理学和运动学特征进行分析研究,为仿生机器魟鱼的设计提供生物学基础和仿生思路。基于魟鱼的生物学特征和简化假设,建立了魟鱼的简化物理模型。通过对胸鳍波动运动特征参数的辨识,建立了胸鳍的波动运动学模型并进行了仿真分析。借鉴抗力理论的基本思想,建立了魟鱼胸鳍波动动力学模型。其次,通过模仿魟鱼的形态结构、胸鳍骨骼和肌肉结构研制了仿生机器魟鱼,其外形结构模仿魟鱼的扁平流线型身体,该机器鱼由柔性波动胸鳍、壳体、沉浮调节机构、电源和控制系统组成。基于魟鱼游动机理,分析了机器魟鱼的游动策略。最后,对仿生机器魟鱼样机的推进性能进行了试验研究。在不同的胸鳍波动频率、波幅、波数和波动模式条件下,对样机的推力、侧向力和俯仰力进行了测量,分析了胸鳍波动参数对推进性能的影响。为了研究仿生样机的游动性能,进行了直线游动、转弯机动和沉浮运动试验研究,结果表明仿生样机能实现与魟鱼近似的游动运动,游动具有较好的机动性,其最大直线游动速度为5.35cm/s(0.22BL/s),机动转向的最小转弯半径为12cm。(本文来源于《南京航空航天大学》期刊2015-03-01）
谭进波,王扬威,顾宝彤,赵东标[5]（2014）在《胸鳍波动推进仿生机器鱼研究进展与分析》一文中研究指出胸鳍波动推进仿生机器鱼具有推进高效、低速稳定和机动性高的特点,逐渐成为仿生机器鱼领域的研究热点。首先对胸鳍波动推进模式的特征进行总结,然后从胸鳍波动推进机理研究和仿生机器鱼样机的研制两个方面详细介绍了胸鳍波动推进仿生机器鱼的国内外研究现状,最后对仿生机器鱼的关键技术进行了分析和讨论。(本文来源于《微特电机》期刊2014年10期）
章永华,何建慧[6]（2013）在《仿生鱼鳍波动推进模式对游动性能影响的数值研究》一文中研究指出仿生鱼鳍的波动运动有两种基本模式:振幅从前往后保持不变和振幅从前往后逐渐变化。通过比较仿生鱼鳍两种波动模式的特点,可以给利用仿生鱼鳍驱动的水下推进器选择合理的波动方式提供依据。基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术建立两种波动模式的二维数学模型。比较分析了在相同的雷诺数及运动学参数(频率、波速和平均振幅)下两种波动模式形成的压力分布和平均推进力。给出了阻力系数随时间的变化规律。根据尾迹涡量场分布形式和涡量强度解释了两种波动模式之间存在差异的原因。从仿真结果可以看出:在相同的运动学参数下,振幅从前往后保持不变的鱼鳍波动模式产生更大的推进力,具有更高的游动稳定性。(本文来源于《机械科学与技术》期刊2013年03期）
章永华,何建慧,贾来兵[7]（2012）在《仿生蓝点魟胸鳍在两种波动模式下推进力的比较》一文中研究指出依靠鱼鳍波动推进的鱼类通常具备极强的游动稳定性和机动性能,在这些鱼类中,根据鱼鳍波状运动形成行波波幅包络线形式的不同,鱼鳍波动模式主要有摆幅从前往后逐渐增大和摆幅保持不变两种。设计出一种仿生蓝点魟胸鳍模型,通过试验研究模型在两种波动模式下频率、摆幅和波长等运动学参数对产生推进力大小的差异。测试结果显示,在两种波动模式下,推进力基本上随着波动频率、摆幅和波长的增大而增加;在相同运动学参数下,摆幅逐渐增大模式产生的推进力始终大于等摆幅模式;为进一步深入研究并揭示其中的缘由,随后建立仿生蓝点魟胸鳍的二维模型,利用有限体积法对建立的模型及计算域进行离散,基于流体动力学对两种波动模式下仿生鳍推进力进行计算,给出与试验条件相似的运动学参数下鱼鳍在两种波动模式下推进力大小随之变化情况的数值计算结果,绘制出压力分布等值线图和涡量场分布情况,并从涡动力学角度解释试验现象和揭示其原理及内在规律。该研究成果为仿生蓝点魟胸鳍选择合理的推进模式,高效、可靠地完成预定任务提供理论参考。(本文来源于《机械工程学报》期刊2012年18期）
刘芳芳[8]（2012）在《基于柔性鳍波动的水下仿生系统推进性能研究》一文中研究指出水下推进器在海洋资源的勘探技术装备开发中起着越来越重要的作用,传统的水下推进器多采用螺旋桨推进,在效率、机动能力、能耗、噪音等方面存在不足,因此,设计高性能水下推进器已成为各国关注的热点和核心问题之一。鱼类作为海洋的主要“居民”经过上亿年的进化和自然选择,形成了适合海洋环境的独特形态和运动方式。其中柔性鳍波动推进模式与传统的鱼类身体／尾鳍(body and/or caudal fin,简称BCF)推进模式相比,属于中央鳍／对鳍(median and/or paired fin,简称MPF)推进模式,具有低速下高效、高机动性和低流体扰动等显着优点,为未来水下推进器的仿生设计提供了新的选择,采用此种推进模式的仿生推进器不仅适用于远距离航行,还具有小范围机动灵活、抗扰动能力强的特点,对海洋资源的勘探技术装备开发甚至军事方面具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。论文主要围绕柔性鳍波动推进仿生系统的结构设计、水动力学建模及数值计算和实验验证叁方面展开：首先,基于动量守恒定律对柔性鳍波动推进模型进行水动力分析,提出基于叁维非定常流体控制方程组和基于流固耦合控制方程组的柔性鳍波动系统动力学建模方法,并对两种建模方法进行了分析与比较。其次,以刀鱼长背鳍为研究对象,提出一种新型柔性长背鳍波动模型并通过波动性能实验对柔性长鳍进行优化,采用基于叁维非定常流体控制方程组的建模方法对柔性长鳍进行动力学建模并采用计算流体动力学(computational fluid dynamics,简称CFD)方法对柔性长鳍波动推进运动实现叁维数值计算,揭示了柔性鳍波动时周围流体的压力场、速度场分布特征,同时揭示了柔性鳍波动推进力的变化周期是鳍波动周期的一半。然后,仿生设计并研制了一套基于柔性长鳍波动的仿生推进装置,该装置采用单电机驱动,依靠柔性鳍自身与流体的相互作用传递行波实现推进。同时开展水下推进性能实验,验证系统设计的可行性和可靠性。通过数值计算结果与实验结果的对比,验证了动力学模型及数值计算方法的合理性与准确性,为进一步分析柔性鳍波动的推进机理及提高推进性能的研究提供理论指导及实验基础。为了进一步提高柔性鳍波动推进性能,以枪乌贼为研究对象提出柔性双鳍波动推进方式,并基于流固耦合建模的数值计算方法对柔性双鳍波动推进性能进行优化评估,实现叁维流固耦合数值计算,在此基础上完成柔性双鳍波动推进仿生系统的样机研制并开展了水下推进性能实验,验证双鳍波动系统设计的可行性和可靠性。基于流固耦合建模的数值计算方法是一种有效的柔性鳍波动推进设计优化方法,为开发新型的基于柔性鳍波动的仿生推进系统提供新的思路及分析方法。本研究工作在柔性鳍波动推进动力学模型及仿生装置研制等方面积累的成果为柔性鳍波动推进仿生智能机器人的深入研究积累了很好的经验,为今后更为深入的理论研究和开发实践奠定了坚实基础。(本文来源于《浙江大学》期刊2012-02-01）
周晗[9]（2009）在《仿生波动推进水下机器人水动力计算与实验研究》一文中研究指出仿生波动鳍推进器是仿生学在水下机器人领域的典型应用,对于探索高机动、低噪音、高效率的新型水下航行器具有非常重要的参考价值。本文采用计算与实验相结合的方法,围绕仿生波动鳍的推进性能和仿生波动推进水下机器人的水动力学行为特性开展研究,主要研究内容包括:(1)构建了仿生波动鳍水动力学分析的CFD计算平台。分析了水下机器人动态行为与流体之间的复杂耦合作用,建立了基座固定CFD计算模型、刚体运动CFD计算模型以及运动耦合CFD计算模型,为波动鳍推进特性分析以及水下机器人水动力学行为研究奠定基础。(2)采用CFD动网格计算方法,分析了仿生波动鳍二维、叁维水动力特性,揭示了仿生波动推进的流场特征。在仿生波动鳍二维水动力研究中,分析了波长、波频、波幅、来流速度等因素对波动推进力的影响,采用统计方法建立了仿生波动推进力的数学模型。仿生波动鳍叁维CFD分析中,研究了波长、波频等参数对水动力的影响,揭示了仿生波动推进具有双向推进机制、非定常流场特性、推力周期特性和显着的叁维涡结构,通过与既有实验数据的比较,验证了仿生波动鳍CFD分析结果的可信性。(3)研究了仿生双波动鳍水下机器人的动态行为特性,并进行相应的实验验证。根据仿生波动鳍水动力特性的研究结果,设计了仿生双波动鳍水下机器人的前进、原地转向和前进中转向等典型运动模式,采用耦合CFD计算模型,对所设计的运动模式进行了数值计算,通过与原理样机的实验结果进行对比,验证了仿生双波动鳍水下机器人动态行为特性分析的正确性。上述研究工作为仿生水下机器人推进机理研究提供重要的计算平台支撑,对解决其它类型仿生水下机器人动态行为和流体之间的复杂耦合作用具有参考价值,为工程上研制灵活、高效的新型水下航行器提供指导。(本文来源于《国防科学技术大学》期刊2009-11-01）
章永华[10]（2008）在《柔性仿生波动鳍推进理论与实验研究》一文中研究指出随着社会的不断发展,人类对陆地资源的开发需求日益膨胀,势必将导致资源的逐步耗竭。约占地球总面积71%的海洋蕴藏着巨大的潜力和无穷的奥妙,因此,设计高性能的水下推进器去探索海底的未知世界和丰富的资源已成为各国关注的热点和核心问题之一。鱼类作为海洋的主要“居民”经过上亿年的进化和自然选择,形成了适合海洋环境的独特形态和运动方式。其中波动鳍推进模式具有高效、高机动性和低流体扰动并且易于向水下推进器移植等显着优点,为未来水下推进器的仿生设计提供了新的选择,具有重要的理论研究价值和广阔的应用前景。本文以蓝点魟鱼类为研究对象,在详细观察分析其生物形态和波动运动特征以及生理结构的基础上,基于蓝点魟胸鳍结构、运动特征及推进功能开展仿生波动鳍的研究。论文主要围绕仿生波动鳍的结构设计、数值计算和实验验证叁方面展开,并在如何利用新型智能材料作为驱动源研制仿生鱼鳍方面做了初步尝试和探讨,为仿生水下推进器的发展方向抛砖引玉,主要研究内容如下:1.仿生鱼鳍波动推进系统的设计与分析。结合实验室早期对仿生对象蓝点魟的定性观察和引用了L.J.Rosenberger等人大量的相关研究结论,深入开展了仿生对象生物形态、胸鳍波动运动特征以及生理结构等方面的研究,给出了这些参数随着游速变化的定量趋势,为仿生鱼鳍波动推进机构的设计和控制提供了客观依据和科学指导。根据仿生对象研究启示,基于模块化设计理念,在国内率先研制成功仿生蓝点魟模型。深入分析了仿生蓝点魟鱼鳍鳍条的运动学和动力学特性,与此同时建立了鱼鳍波动推进的运动学与动力学模型,并对鱼鳍波动推进力和推进速度进行了理论推导。针对仿生蓝点魟推进系统与控制系统一体化设计的技术特点,提出了蓝点魟胸鳍用于推进与姿态控制的控制方法,通过主动调节多个设计参数实现推进器的巡游、转弯、沉浮等基本运动方式,结合水下红外传感器阵列实现避障功能。2.仿生鱼鳍波动推进的数值计算。建立了以仿生蓝点魟为样本的简化二维及叁维胸鳍波动运动模型,以不可压缩非稳定的N-S方程为主控方程,基于有限体积法与非结构网格的SIMPLE算法的控制方程离散,结合动网格技术,对仿生鳍条摆动过程和鱼鳍波动过程进行数值计算,综合分析了运动学参数、波动模式、波动鳍鳍面形状、鳍条刚度和倾角对游动性能的影响。给出了鱼鳍波动游动时流场信息以及总体受力情况,显示出了反卡门涡街的形成,并从涡动力学角度揭示了推力产生的流体力学机理。数值计算结果的正确性在随后的实验研究得以验证。3.仿生鱼鳍波动推进的实验研究。根据测试对象和测试内容的不同,分为鳍条摆动过程实验测试和仿生波动鱼鳍测量实验。鳍条摆动过程实验测试系统由运动机构及其控制系统、流场显示系统和测力系统组成。运动机构及其控制系统能模拟鳍条摆动的运动过程,流场显示系统能获得摆动运动流场涡结构的演化过程,测力系统能正确测量摆动运动过程中鳍条所受升阻力的变化规律。仿生鱼鳍波动实验系统则包括游速测量系统、推进力测量系统和功率测量系统组成,采用正交试验设计方案,分别使用极差分析和方差分析对波频、波幅、波长等运动学参数,波动模式,鱼鳍鳍面形状以及他们之间交互作用对游动速度、推进力、效率的影响进行详细的分析。同时还进行了鳍条刚度对游动性能影响的对比实验。实验结果较好地验证了理论推导和数值计算结论的可信性和正确性。4.仿生鱼鳍装置的初步改进。机电系统在工作原理、外形和性能等方面都与动物肌肉存在很大区别,尤其是缺乏类似动物“肌腱”的高性能储能元件。因此,本文在利用更接近肌肉驱动特征的智能材料作为驱动源的柔性仿生鱼鳍研究上做了一些探讨性工作。通过分析比较目前常见和相对比较成熟的几种智能材料的性能,最终选定N_iT_i形状记忆合金材料。同时针对柔性仿生鱼鳍的结构特点以及形状记忆合金材料本身的特性,提出了以一对差动方式安装的具有单向形状记忆效应的薄板状形状记忆合金作为鳍条基本单元,以应变传感器检测和反馈形状记忆合金薄板弯曲形变量,以模糊控制作为基本运动控制算法,实现了柔性鱼鳍的摆动和波动运动。通过实验给出了形状记忆合金鳍条弯曲输出力与薄板厚度的关系,鳍条最大偏转角度与厚度的关系以及加热电流占空比与鳍条最大偏转角度的关系,对仿生鱼鳍的设计进行了初步的优化。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2008-03-01）
仿生波动推进论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
以鳐科模式游动的底栖鱼类魟鱼为仿生对象,设计了一种基于环形长鳍波动推进的仿生水下机器人。在分析其胸鳍肌肉和骨骼结构的基础上,建立了柔性胸鳍运动的简化模型,提出了一种仿生水下机器人设计方案。研制了仿生水下机器人样机,并进行了直线巡游、原地转弯和动态浮潜游动试验。结果表明:在波动频率0.8 Hz,鳍条摆角±20°,直线巡游单侧波数1.25时,其游动速度可达45 mm/s;在环形长鳍波数为2时,原地转弯的速度可达42.8°/s;游动状态表明仿生样机依靠环形长鳍能实现高稳定性和高机动性的游动运动。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
仿生波动推进论文参考文献
[1].范增,王扬威,刘凯,赵东标.仿生机器鱼胸鳍波动与摆动融合推进机制建模及实验研究[J].水下无人系统学报.2019
[2].闫勇程,王扬威,兰博文,赵东标.基于环形长鳍波动推进的仿生水下机器人设计[J].机械制造与自动化.2018
[3].何建慧,章永华.仿生机器鱼鳍波动推进速度的理论分析和实验测试[J].水动力学研究与进展A辑.2015
[4].谭进波.胸鳍波动推进仿生机器魟鱼设计研究[D].南京航空航天大学.2015
[5].谭进波,王扬威,顾宝彤,赵东标.胸鳍波动推进仿生机器鱼研究进展与分析[J].微特电机.2014
[6].章永华,何建慧.仿生鱼鳍波动推进模式对游动性能影响的数值研究[J].机械科学与技术.2013
[7].章永华,何建慧,贾来兵.仿生蓝点魟胸鳍在两种波动模式下推进力的比较[J].机械工程学报.2012
[8].刘芳芳.基于柔性鳍波动的水下仿生系统推进性能研究[D].浙江大学.2012
[9].周晗.仿生波动推进水下机器人水动力计算与实验研究[D].国防科学技术大学.2009
[10].章永华.柔性仿生波动鳍推进理论与实验研究[D].中国科学技术大学.2008