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1、水下機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計（一） 1每 周 總 結(jié) 2 一 、 魚 類 在 水 中 推 進 模 式 的 分 類關(guān) 于 魚 類 推 進 模 式 較 為 權(quán) 威 的 分 類 是 根 據(jù) 魚 類 推 進 器 官 的 不 同 分 為 身 體 /尾 鰭 推 進 模 式 （ body and/or caudal fin： BCF） 和 中 央 鰭 /對 鰭 推 進 模 式 （median and/or pair fin： MPF） 兩 大 類 。 身 體 /尾 鰭 推 進 模 式 （ BCF模 式 ）主 要 是 借 助 身 體 波 動 運 動 或 尾 鰭 擺 動 運 動 產(chǎn) 生 推 進 力 ， 包 括 鰻 鱺 模
2、 式 、 鲹 科 模 式 、 鮪 科 模 式 及 箱 鲀 科 模 式 等 （ 如 圖 （ a） 所 示 ） 。 3中 央 鰭 /對 鰭 推 進 模 式 （ MPF模 式 ） 主 要 是 借 助 尾 鰭 以 外 的 其 它 鰭 的 運 動產(chǎn) 生 推 進 力 ， 根 據(jù) 鰭 運 動 方 式 的 不 同 ， MPF 模 式 又 分 為 擺 動 鰭 方 式 和 波動 鰭 方 式 。 采 用 擺 動 鰭 推 進 模 式 的 魚 類 包 括 頭 魚 科 和 鲀 科 等 。 采 用 波 動 鰭推 進 模 式 的 魚 類 包 括 鰩 科 刺 鲀 科 弓 鰭 目 、 裸 背 鰻 屬 和 鱗 鲀 科 等 （ 如
3、圖 （ b） 所 示 ） 。 一 、 魚 類 在 水 中 推 進 模 式 的 分 類 4 身 體 /尾 鰭 推 進 模 式 （ BCF 模 式 ） 普 遍 被 認 為 優(yōu) 于 其 它 推 進 模 式 ， 尤 其是 鮪 科 模 式 被 認 為 是 迄 今 水 生 環(huán) 境 演 化 的 最 有 效 的 推 進 模 式 。 從 加 速 性 、巡 航 性 和 操 縱 性 等 方 面 來 衡 量 推 進 性 能 ， 各 種 推 進 模 式 總 會 在 某 些 方 面 表現(xiàn) 出 優(yōu) 異 的 性 能 ， 而 在 其 它 方 面 性 能 欠 佳 。 例 如 BCF 模 式 中 的 鲹 科 模 式 和鮪 科 模
4、式 雖 然 在 平 靜 水 中 高 速 游 動 時 性 能 優(yōu) 越 ， 但 在 低 速 游 動 、 轉(zhuǎn) 彎 機 動、 迅 速 加 速 及 紊 流 環(huán) 境 下 的 狀 態(tài) 保 持 等 情 況 下 則 尤 其 低 效 。 中 央 鰭 /對 鰭 推 進 模 式 （ MPF模 式 ） 中 的 波 動 鰭 推 進 模 式 通 常 被 許 多 魚類 用 于 輔 助 推 進 ， 如 機 動 性 與 穩(wěn) 定 性 控 制 等 ， 但 它 也 能 夠 產(chǎn) 生 足 夠 的 推 力從 而 作 為 穩(wěn) 態(tài) 巡 游 的 唯 一 推 進 方 式 。 盡 管 波 動 鰭 推 進 模 式 在 高 速 推 進 中 略遜 一 籌
5、， 但 它 集 較 高 的 推 進 效 率 、 優(yōu) 良 的 機 動 性 及 穩(wěn) 定 性 于 一 體 ， 不 僅 適于 遠 程 航 行 推 進 ， 而 且 在 低 速 條 件 下 具 有 靈 活 機 動 與 抗 擾 動 能 力 強 等 特 點。 二 、 兩 種 不 同 推 進 方 式 的 優(yōu) 缺 點 5 三 、 幾 種 典 型 的 AUV結(jié) 構(gòu) 裝 備 四 個 對 稱 布 置 的 撲 翼 推 進 裝 置 ，每 個 推 進 裝 置 由 兩 個 直 流 電 機 帶 動 撲翼 做 兩 自 由 度 的 正 弦 擺 動 從 而 實 現(xiàn) 撲翼 的 劃 水 動 作 。 （ MIT海 洋 工 程 系 研制 的
6、Flapping foil AUV）采 用 仿 生 柔 性 長 鰭 結(jié) 構(gòu) 與 功 能 仿 生 波動 鰭 作 為 推 進 器 ， 仿 生 波 動 鰭 由 柔 性鰭 面 和 波 動 致 動 機 構(gòu) 兩 部 分 構(gòu) 成 。 （國 防 科 技 大 學 研 制 的 仿 生 水 下 機 器 人模 型 ） 6 三 、 幾 種 典 型 的 AUV結(jié) 構(gòu) 游 動 時 ， 利 用 六 個 單 自 由 度 震 動 鰭 拍動 控 制 自 身 速 度 和 姿 態(tài) 。 每 個 振 動 鰭單 獨 控 制 ， 可 以 實 現(xiàn) 縱 蕩 、 升 沉 、 縱搖 ， 橫 搖 和 首 搖 。 （ 麥 吉 爾 大 學 等 聯(lián)合 研 制
7、 的 兩 起 機 器 人 AQUA）裝 備 四 個 對 稱 布 置 的 鰭 ， 每 個 鰭 有 兩個 自 由 度 ， 分 別 由 兩 個 舵 機 驅(qū) 動 ， 各個 鰭 可 以 靈 活 調(diào) 整 推 進 方 向 ， 能 夠 靈活 的 完 成 上 浮 、 下 潛 、 翻 滾 和 盤 旋 等動 作 。 （ Nekton公 司 的 機 器 龜 ） 7采 用 三 個 噴 口 分 布 在 兩 個 側(cè) 翼 及 尾 部 ，在 水 平 面 上 呈 三 角 形 布 置 ， 可 以 完 成 水下 機 器 人 所 需 要 實 現(xiàn) 的 各 種 自 由 度 的 運動 。 （ 國 防 科 大 研 制 ） 三 、 幾 種 典 型 的 AUV結(jié) 構(gòu) 配 備 四 個 大 功 率 無 刷 推 進 器 ， 兩 個 用 于AUV的 升 降 控 制 ， 兩 個 用 于 AUV的 前 后推 進 控 制 （ 羅 博 飛 公 司 研 制 ） 8
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