对于各鱼鳍的作用,我们作了以下的总结:背鳍:用来保持鱼身体侧立,控制平衡。尾鳍:用来推进与控制方向。胸鳍:用来推进、控制、平衡、刹车。腹鳍:用来维持平衡,辅助升降臀鳍:用来辅助控制平衡。目前一般用于机器鱼外形设计的仿生对象有金枪鱼、梭子鱼、鲤鱼、鳗鱼。这几种鱼或者具有极高的游动速度,或者具有优异的机动性能,或者具有绝佳的游动效率,它们都符合“波动推进理论”的运动模式,因而成为仿生鱼模仿的典范。这些鱼类的外形呈现为流线形,不仅从鱼头到鱼尾的水流运动平稳,而且水动力学阻力也很小,显示出这类外形具有良好的水动学性能。因而,这类流线形鱼体成为机器鱼外形设计的最佳选择。明确了生物各部分的功能作用以后,我们对仿生机器鱼的总体结构有了初步的构想,决定利用曲柄转动导杆机构来用一个舵机控制鱼的尾鳍运动,从而实现整个鱼的身体呈现三个关节,增强其灵活性,同时用两个舵机分别控制一个胸鳍,以控制其转向和速度。第三章机械结构设计3.1机械设计思路及建模在初步设想的基础上,我们对仿鱼机器人的内部架构进行了实体建模。从实体模型中可以看出,我们的方案在多个方面和确定课题时相比发生了较大的改动。在整体框架方面,身体前部与尾部的连接由弧形框架连接变成了金属杆的连接,更加贴近鱼的真实结构,也方便控制的实现。同时,在经过研究讨论之后,改变使用带传动进行推进的想法,利用曲柄转动导杆机构来用一个舵机控制鱼的尾鳍运动,从而实现整个鱼的身体呈现三个关节,在可摆动部分可以两个关节运动不同,从而增强其灵活性。在胸鳍方面,我们将胸鳍作为方向控制、深度控制的主要零件。通过Arduino控制板控制舵机的运动角度,带动有一定倾角的胸鳍按指定速度扇动,通过两胸鳍速度差异,来控制仿鱼形机器人的运动方向。同时在其头部安装超声波测矩装置,给出理想的深度,在测出离水底的矩离后自主判断,控制舵机运动,带运动胸鳍改变机器人运动状态从而接近给定深度。
全文预览
