【摘 要】
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鱼类通过摆动鱼体和鱼尾跟周围的流体相互作用产生推力来游动。鱼类运动的研究旨在了解鱼类如何选择尾部摆动的频率和模式（步态）,如何通过水动力产生推力,以及如何调整身体形状和肌肉激活性以调节游动速度。使用各种方法对鱼类的运动进行了研究,包括活鱼的运动学和生物力学数据分析、使用柔性鱼体模型进行的游动实验以及流体中振荡箔的计算/实验分析。使用这些方法已经形成了一些理论。通过这类研究,我们可以建造更好的结构、
【基金项目】
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国家自然科学基金项目《基于超冗余串并联机构的变刚度仿生摆动推进装置机理及其关键技术研究》,项目编号为 NO.51275127；
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鱼类通过摆动鱼体和鱼尾跟周围的流体相互作用产生推力来游动。鱼类运动的研究旨在了解鱼类如何选择尾部摆动的频率和模式（步态）,如何通过水动力产生推力,以及如何调整身体形状和肌肉激活性以调节游动速度。使用各种方法对鱼类的运动进行了研究,包括活鱼的运动学和生物力学数据分析、使用柔性鱼体模型进行的游动实验以及流体中振荡箔的计算/实验分析。使用这些方法已经形成了一些理论。通过这类研究,我们可以建造更好的结构、游动性能更好的机器鱼和水下航行器。本文主要研究张拉整体机器鱼的内禀曲率控制问题。在张拉整体机器鱼现有结构的基础上改进,使机器鱼能够实现在线刚度控制和内禀曲率控制。首先建立张拉整体机器鱼的动力学模型,然后建立简化的水动力模型,并将其与结构耦合。控制内禀曲率的驱动器由CPG控制器来控制。采用CPG的最小参数来控制驱动器,并在多次仿真后选择CPG控制器的最佳参数,以使张拉整体机器鱼能够实鲹马鱼式游动。通过对张拉整体机器鱼的游动性能分析,验证了该控制方法的有效性。机器鱼能够在9Hz的尾拍频率下达到2.5 BL/s的最大巡航速度。游动速度和斯特劳哈尔数与生物学结果相符合。
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