相对螺旋桨推进的水下机器人而言,仿生鱼采用类似鱼鳍的方式驱动,具有更好的机动性;另一方面,仿生鱼的外形与鱼类相似,在执行任务时具有更好的隐身能力。相对传统的电机驱动的硬鳍而言,采用智能材料驱动的软鳍在模拟鱼类真实运动方面具有优势,有望实现更加逼真的鱼类游动模拟并实现更好的游进性能,同时为揭示鱼类运动机制提供更精准的实验平台。本文利用介电弹性体驱动,制成了一种利用胸鳍驱动的软体仿生鱼,较其他智能材料驱动的仿生鱼而言,具有更快的游进速度。具体研究内容如下:1)在综合分析、比较鱼类各种推进方式的基础上,选择中央鳍/对鳍模式作为仿生鱼的推进方式,对仿生鱼胸鳍推进直游机理进行分析;在此基础上设计仿生鱼结构,并利用介电弹性体最小能量结构实现胸鳍摆动。由于仿生鱼工作在水下环境,而介电弹性体材料需要上千伏的高压驱动,结构的高压绝缘对介电弹性体仿生鱼而言至关重要。本文采用704硅橡胶作为绝缘材料,采用双层夹心驱动方案,利用环境液体作为负极,从而大幅提高了仿生鱼运行的稳定性。2)仿生鱼运行时,周围流场复杂,难于建立解析模型。本文利用FLUENT软件强大的流场分析功能对仿生鱼进行水动力仿真,定量分析鱼鳍扑动过程中流场压强变化和涡量场的演化情况,分析鱼鳍扑动角度和频率对推进力的影响,进而推导出不同初始角度和扑动频率可产生的最高游速。3)为验证推进机理分析及FLUENT仿真结果的正确性,搭建相关的实验及测试平台,测定仿生鱼在不同电压波形、不同幅值、不同频率下的游进情况。实验表明,该仿生鱼可实现直线巡游,最高游速达到33mm/s,证明了介电弹性体驱动及双胸鳍推进方式用于仿生鱼的可行性。