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仿生机器鱼S形起动的控制与实现 被引量：16
1
作者 吴正兴 喻俊志 +1 位作者 苏宗帅 谭民 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第11期1914-1922,共9页
给出一种仿生机器鱼S形起动的控制方法.结合北美狗鱼S形起动的形态特征及水动力学知识,建立了多关节链式结构仿生机器鱼的S形起动模型.整个过程设计为两个阶段:1)弯曲阶段:以转向速度最大化为目标.在鱼体S形变保证重心稳定平移的前提下... 给出一种仿生机器鱼S形起动的控制方法.结合北美狗鱼S形起动的形态特征及水动力学知识,建立了多关节链式结构仿生机器鱼的S形起动模型.整个过程设计为两个阶段:1)弯曲阶段:以转向速度最大化为目标.在鱼体S形变保证重心稳定平移的前提下,增大较长转向力臂处的转向力矩,提高转向速度,使鱼体迅速转向目标方向.2)伸展阶段:以增大前推力为目标.始终保持部分将要伸展的鱼体垂直前进方向,以L形滑动方式打开鱼体.同时,为保证转向精度,采用模糊控制调节已展开鱼体关节的小角度转动,实时纠正鱼体展开所引起的游动方向偏离.在S形起动末期,采用变幅值–频率的中枢模式发生器(Central pattern generator,CPG)实现向稳态游动方式的过渡:前期为保证游动方向及获取较大推进力,采用小幅值–高频率的CPG信号,后期则进入大幅值–低频率的稳态游动.最终,采用四关节仿生机器鱼验证了该方法的有效性,实现了峰值转速为318.08±9.20/s、转向误差为1.03±0.48的较好结果,对提升水下游动机器人的机动性能具有指导意义. 展开更多
关键词 仿生机器鱼 快速起动 S形起动 转向运动
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斑马鱼S型起动运动学研究 被引量：11
2
作者 吴燕峰 贾来兵 尹协振 《实验力学》 CSCD 北大核心 2007年第5期519-526,共8页
快速起动是鱼类重要的一种机动能力，有助于鱼类的逃逸和捕食。快速起动通常分为C形起动和S形起动两种模式。本文利用数字式高速摄像机定量地研究了斑马鱼从低速巡游状态做出捕食反应的运动过程。通过分析斑马鱼的运动图像，发现S形起... 快速起动是鱼类重要的一种机动能力，有助于鱼类的逃逸和捕食。快速起动通常分为C形起动和S形起动两种模式。本文利用数字式高速摄像机定量地研究了斑马鱼从低速巡游状态做出捕食反应的运动过程。通过分析斑马鱼的运动图像，发现S形起动过程大体可以分解为三个阶段：第一阶段，斑马鱼的头部和尾部都迅速向相同的一个体侧方向转动，整个身体近似弯曲反写的S型。第二阶段，斑马鱼的头部转向捕食方向，尾部摆动1～2个周期，整个身体近似成S型。第三阶段整个鱼体逐渐恢复平直形态，其前端2／3的部分不再摆动，维持一种类似在水中滑翔的游动姿态。本文定量分析了各个阶段鱼体躯干曲线的形状，给出了鱼体的速度分布，并定性地解释了S形起动的力学机理。 展开更多
关键词 斑马鱼 机动 S形起动 高速摄影
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仿生机器鱼的快速起动性能研究 被引量：2
3
作者 陈宏 竺长安 +1 位作者 尹协振 邢晓正 《船舶力学》 EI 北大核心 2007年第5期647-654,共8页
基于鱼类快速起动的仿生学研究,建立了仿生机器鱼S形起动的运动方程,对S形起动的鱼体体干曲线波分别进行仿真计算和分析。通过解析鱼体受到的横向摆动流体举力、尾涡反作用力、边界层摩擦阻力和纵向附加质量力,建立快速起动的动力学模... 基于鱼类快速起动的仿生学研究,建立了仿生机器鱼S形起动的运动方程,对S形起动的鱼体体干曲线波分别进行仿真计算和分析。通过解析鱼体受到的横向摆动流体举力、尾涡反作用力、边界层摩擦阻力和纵向附加质量力,建立快速起动的动力学模型。利用多步态的仿真实验,分析讨论了各起动性能指标的变化情况,并阐明了各运动控制参数对快速起动性能的影响。 展开更多
关键词 仿生机器鱼 S形起动 运动方程 动力学模型 快速起动性能
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基于S-C形变换的仿生机器鱼运动控制算法
4
作者 韩永成 高磊 +2 位作者 冯仁杰 张卉 张涛 《科技风》 2018年第34期96-97,共2页
为了提高机器鱼的进攻效率,提出一种基于S-C形变换的控制算法。通过对仿生机器鱼S形和C形起动的动力学分析,设计机器鱼S形和C形结合的进攻方式,帮助仿生机器鱼在水中更好的达到力量与速度的平衡。
关键词 仿生机器鱼 S形起动 C形起动 控制算法
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仿鱼机器人C形起动的动力学分析 被引量：4
5
作者 陈宏 竺长安 +1 位作者 尹协振 邢晓正 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期113-117,共5页
为提高螺旋桨式水下机器人的起动性能,以草食性鱼类体干摆动模式的水下推进方式作为高机动仿鱼机器人推进器的设计原型.由鲫鱼C形起动高速摄影图像的运动分析,推导出仿鱼机器人快速起动的体干运动方程.计算横向摆动流体举力、尾涡反作... 为提高螺旋桨式水下机器人的起动性能,以草食性鱼类体干摆动模式的水下推进方式作为高机动仿鱼机器人推进器的设计原型.由鲫鱼C形起动高速摄影图像的运动分析,推导出仿鱼机器人快速起动的体干运动方程.计算横向摆动流体举力、尾涡反作用力、边界层摩擦阻力和纵向附加质量力,建立C形起动的动力学模型.进行仿鱼机器人体干曲线波,以及多步态快速起动的运动学和动力学参数的仿真计算和优化设计,由数值计算和分析得出的结论和鱼类游动规律基本吻合,为研制具有快速起动性能的水下机器人提供理论基础和设计思路. 展开更多
关键词 仿鱼机器人 C形起动 运动方程 动力学模型 快速起动性能
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C形起动时鱼尾模型的流场结构 被引量：2
6
作者 敬军 吴燕峰 尹协振 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1236-1241,共6页
在活鱼观察实验的基础上,用对称和非对称两种模型模拟了鱼类尾鳍C形起动时周围的流场结构,测量了模型受到的力和力矩.通过氢气泡和PIV方法研究了对称和非对称尾鳍C形起动时产生的旋涡结构特征;通过涡量矩理论定性分析了旋涡流场结构与C... 在活鱼观察实验的基础上,用对称和非对称两种模型模拟了鱼类尾鳍C形起动时周围的流场结构,测量了模型受到的力和力矩.通过氢气泡和PIV方法研究了对称和非对称尾鳍C形起动时产生的旋涡结构特征;通过涡量矩理论定性分析了旋涡流场结构与C形起动模型动力学特征的关联. 展开更多
关键词 C形起动 尾鳍 旋涡 氢气泡 PIV 涡量矩理论
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肌电测量技术和鲫鱼C形起动过程中肌电信号测量初探 被引量：1
7
作者 周萌 尹协振 《实验力学》 CSCD 北大核心 2009年第6期539-544,共6页
鱼在水中游动时,骨骼肌在中枢神经系统的控制下进行主动收缩,将力和位移传递给鳍和皮肤等执行器官,再通过执行器官与水进行力的相互作用和能量的交换后推动鱼体自身运动。为研究鱼在不同运动过程中肌肉活动的方式与强度,本文引进肌电图... 鱼在水中游动时,骨骼肌在中枢神经系统的控制下进行主动收缩,将力和位移传递给鳍和皮肤等执行器官,再通过执行器官与水进行力的相互作用和能量的交换后推动鱼体自身运动。为研究鱼在不同运动过程中肌肉活动的方式与强度,本文引进肌电图测量术(EMG)。将表面绝缘的不锈钢探针植入鲫鱼的红肌内,肌电信号通过自主设计制作的肌电放大器放大,由计算机记录,用以表征鲫鱼在C形起动过程中转弯一侧的红肌活动的持续时间及强度。本文着重阐述了肌电测量技术,肌电实验的手术操作过程,并通过对肌电信号的测量结果进行定量分析,得到了鲫鱼C形起动过程中转弯侧红肌基本同时开始活动,其活动时间大致相同,以及躯体前端红肌活动最为剧烈的结论。 展开更多
关键词 肌电测量技术 鲫鱼 C形起动 手术
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水下航行体应用鱼类仿生推进技术的试验研究 被引量：1
8
作者 敬军 胡刚义 +2 位作者 许建 杨晔 尹协振 《中国舰船研究》 2007年第6期16-23,共8页
水下仿生推进技术将是水下航行体推进技术的革命,这种推进方式是仿生学和水下航行体推进结合的产物,突破了传统的螺旋桨推进理论。初步研究了水下航行体仿生推进技术,以及波状摆动推进中C形起动模式使用不同形状尾鳍的流场结构及动力性... 水下仿生推进技术将是水下航行体推进技术的革命,这种推进方式是仿生学和水下航行体推进结合的产物,突破了传统的螺旋桨推进理论。初步研究了水下航行体仿生推进技术,以及波状摆动推进中C形起动模式使用不同形状尾鳍的流场结构及动力性能。一般可以将尾鳍形状划分为对称与不对称两大类,选择矩形和三角形作为这两类尾鳍的代表,对其进行了流动显示以及力矩和力测量。研究发现,两种尾鳍模型具有截然不同的流场结构:矩形会在翼尖处产生一个主涡环,而三角形会在尖角上下出现两个涡环。不同的尾迹流场结构有着不同的动力学效果。据此对比分析了不同形状的尾鳍在波状摆动推进中各自的优缺点,在此基础上进一步分析了尾鳍形状在实际工程中的应用。 展开更多
关键词 水下推进技术 仿生推进 鱼类 C形起动 尾鳍形状 流场结构
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仿鱼机器人S形快速起动的推进效率分析 被引量：1
9
作者 陈宏 徐刚 +1 位作者 费跃农 郑三元 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2010年第1期55-60,共6页
基于白斑狗鱼主动/被动S形起动的体干曲线的摆动规律,为研制的仿鱼机器人建立S形起动的运动方程.通过流体举力、边界层摩擦阻力和纵向附加质量力等水动力计算,分析仿鱼机器人S形起动的水下推进效率.利用主动/被动S形起动的多步态仿真实... 基于白斑狗鱼主动/被动S形起动的体干曲线的摆动规律,为研制的仿鱼机器人建立S形起动的运动方程.通过流体举力、边界层摩擦阻力和纵向附加质量力等水动力计算,分析仿鱼机器人S形起动的水下推进效率.利用主动/被动S形起动的多步态仿真实验,给出仿鱼机器人动能、输入功率和推进效率等水下机动性能指标,为仿鱼机器人的水下机动推进实验研究和优化设计提供理论依据. 展开更多
关键词 主动/被动S形起动 仿鱼机器人 推进效率 仿真试验
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