【摘 要】
:
21世纪是海洋的世纪,水下机器人在海底资源勘探、海洋环境监测、水下管道铺设和国防等领域发挥着重要作用,成为人们开发海洋、利用海洋和海洋安全防卫的重要工具。本文以水中
论文部分内容阅读
21世纪是海洋的世纪,水下机器人在海底资源勘探、海洋环境监测、水下管道铺设和国防等领域发挥着重要作用,成为人们开发海洋、利用海洋和海洋安全防卫的重要工具。本文以水中生物水母为研究对象,对比几种智能材料的性能特征,研制形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)弹簧驱动的仿生水母机器人,并对仿生水母机器人虚拟样机和各构件进行仿真分析,为模型水下实验和后续优化奠定基础。本文首先总结了智能材料驱动的仿生机器人的国内外研究现状,提出研究思路。对SMA弹簧进行性能测试,得出弹簧丝径和弹簧内径是影响弹簧输出力大小的两个内在因素,驱动电压的大小影响着弹簧形变的响应时间。考虑到SMA材料的单程记忆效应,选取不同规格的弹簧,设计出差动式SMA直线推杆驱动器,可实现往复运动。通过改变驱动电压和外加负载的大小,研究驱动器性能的影响因素。在分析水母形态结构和游动机理的基础上,绘制水母机器人的三维图,使用激光雕刻机进行加工制作。设计曲柄连杆机构,将推杆驱动器的直线运动转化为水母骨架的摆动。对SMA直线推杆驱动器进行改进,采用水进行冷却,提高驱动器的驱动效率。根据设计出的驱动器和水母虚拟样机,使用ADAMS软件分析水母模型各构件的动力学性能,包括速度、加速度等,计算出水母骨架摇杆的摆动角度。在此基础上,分析水母骨架摆角的最大位置和死点位置,使用MATLAB软件的数据优化功能,对曲柄连杆的各构件进行优化分析,使得在给定推杆行程条件下,增大骨架摇杆摆角,增加水母排水量,提高游动效率。其次,运用CFD方法,建立水母机器人的流体仿真模型,分析水母腔体不同张开角度和不同游速下的水动力学性能,求得水母游动阻力,分析水母表面压力、流速不同的原因。最后,使用单片机芯片设计了仿生水母机器人驱动电路,采用PWM控制方式分别控制上下两段SMA弹簧通断电时间,以实现水母机器人的持续游动。综上所述,本文对仿生水母机器入及其关键技术进行了研究,研制出SMA弹簧驱动的仿生水母机器人原型样机,为水母器人的进一步研究提供了有益参考。
其他文献
指尖密封是近年来发展起来的一种新型密封技术,国内外许多专家学者以针对提高该密封装置的密封及使用寿命等性能做了大量研究工作。但目前针对指尖密封所做的有关研究都是以某单项指标(如迟滞率或使用寿命)作为设计优化目标,而指尖密封使用寿命和迟滞率是一对相互矛盾的目标函数,所以获得的结果在理论上并非是“最优”的,而且国内外针对提高指尖密封性能等方面所进行的许多研究也都只是对指尖密封型线、厚度等一两个结构参数进
海洋平台作为海上能源资源勘探开采的重要基础设施,由于其结构是由大量的圆柱管构件焊接而成,管节点焊缝附近必然会存在应力集中现象。在服役期间,海洋平台会长期受复杂海洋
马年岁末,广播行业不断传出捷报。2014年11月7日,上海广播的全年广播广告订单突破7亿,预计到12月底,全年广告订单数将超过7.3亿,东方广播中心旗下的动感101音乐频率全年广告
2001年年底,大冶市委召开常委会,专门听取了市党史办的工作汇报。市委书记朱中华对市党史办的工作给予了充分肯定,并强调指出,大冶是革命老区,要充分利用本市的党史资源优势,
随着航天工程日新月异的发展,新的航天器对地面测试设备也不断提出新的要求。尤其是对低频悬挂装置不断提出新的要求。低频悬挂装置可进行模拟太空零重力环境进行多维展开,模
我国水资源紧缺,水体污染现状不容乐观。低含量水污染潜在生活的方方面面,找到一种简便、快捷、高效的预处理及检测分析手段至关重要。本论文以水中微量的混合金属离子和有机酸物质为例,探究应用不同萃取膜进行电强化固相萃取预处理富集,利用紫外-可见分光光度法联合化学计量学PLS模型对混合体系进行定量分析研究,具体内容如下:化学计量学PLS模型联合紫外-可见分光光度法检测分析混合物质的方法简单、有效,模型误差小
针对买方评分规则是其私有信息情形下的多属性拍卖问题,本文将买方偏好信息引入到传统的多轮迭代拍卖模型中,设计了一种基于买方偏好信息揭示的多轮迭代多属性反向拍卖规则。
胃癌是目前世界上发病率及致死率较高的恶性肿瘤之一,在东亚地区尤其显著。针对胃癌的治疗手段仍是传统的手术联合化疗、放疗为主,尽管靶向药物治疗提供了新的选择,但其对晚
带钢在冷轧或热镀锌后,钢卷在卷取过程中经常出现与长度方向上一致的条状隆起,俗称“起筋”。关于“起筋”的原因有很多的讨论,但尚未得到肯定的答案,说明“起筋”问题还需要进一
本文针对于安徽沿淮淮北地区小麦包括遇旱难出全苗、春冻、低温冻害、春雨诱发病害以及龙卷风强对流天气引起的小麦减产状况进行分析,并提出相关的优化策略,重点放置在小麦栽