PRO/E智能机器鱼的结构设计及其运动仿真+CAD图纸(2)

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4.2.2尾部动力估算及电机选择 20

4.3 升潜模块设计 21

4.3.1 升潜模块基本原理 21

4.3.2 升潜模块动力及电机功率估算 23

4.4 稳定机器鱼重心的解决方案 24

第五章机器鱼在PRO/E环境中的运动仿真 26

5.1 PRO/E软件介绍以及模型建立 26

5.2 尾部四连杆机构的运动仿真 27

5.3升潜模块的活塞缸运动仿真 28

结论 30

致谢 31

参考文献 32

第一章绪论

1.1 引言

智能机器鱼的科研开发已经毫无疑问的成为了一个大热的新型的可以在水里灵活运动的机器人分支。全球科技的快速发展和对资源的急切需求，使得能够适应各种各样不同环境的水下推进机器人的研发将会快速的进步，能够想象的到，机器鱼因为所拥有的比目前水下推进器更加高的效率，更加轻的噪音，更加小的污染的特点而会在非常大的范围内得到高频率的出场率。就比如对于地下水下的管道的定时定点检测、对于未知的难以看到的海洋生物进行跟踪观察录像、对于海底下有用的资源的勘查试探以及在发生海难的时候能够用来打救人类打捞货物等。这些科技的发展不仅能给港口的视察看管带来便利，对机器人的发展，水下传讯技术发展，人工智能的发展都是很严峻的考验，对各自的发展也是大有裨益。而因为智能机器鱼技术的不断进步，它甚至可以在以后的水上水下战场的战争中绽放光芒，取得让对手留下不能磨灭的回忆的佳绩。机器鱼也可以改装成可重复使用的器械，配备不同的传感器，利用远程遥控或者自带的控制程序，轻松胜任检测和清扫的任务。侦察和监视：包括战场监视，目标检测和其他任务[1]。设定好程序的机器鱼系统甚至可以通过携带水下监听器对目标完成监测，然后把观察到的情况如实的发送回主机。辅助作战：结构不同的智能机器鱼可用于支援己方潜艇作战。可以当作诱饵，实现欺骗敌方；也可作为外部水声或船尾传感器平台区域搜索和侦察扩大潜艇搜索。在非战斗行动的时候：对于海洋的测绘和支持后勤。

机器鱼的能力还有待提高，如果能够使流体力学的研究加入到机器鱼的运动中，机器鱼就能够更加灵活的游动；机器鱼实验平台还可以用来开发研究的鱼和流体运动原理的联系；并且它是游动运动，大大削弱了螺旋桨噪声的问题；构建起来也比普通的水下推进器简单，降低了生产和使用成本；能源利用率高，在很长一段时间内不需维护；当给予了相同的能量，智能机器鱼会比潜艇运动到更加远的地方；不需要人工操作设备，不仅能够微型化；因为是无人机所以不会对人产生任何危险。智能机器鱼还可以发挥本领的地方有：水族馆里各种鱼的展览；在配合其它器件使用的时候，还可以用于勘探和救生；并且能够在相关科研领域发挥作用等。智能机器鱼具有以下优点（1）提高效率[2]。试验结果表明，在水下机器鱼的推进速度比传统的螺旋桨的推进速度提高了30%以上。（2）机动性好。机器鱼不仅能加快启动速度并有较好的加速性能而且达到了一种能够不减速转向的运动能力。（3）低噪声，高隐藏。机器鱼和鱼的物理特征性质几乎完全相同，其产生的噪声频谱和海洋噪声谱也是非常相似的，身体也更加容易隐蔽。（4）构造简单，体积小，重量轻。有一个可以实现舵桨集合在一起的简化机构和系统，降低了成本，简化了制造工艺，有助于实现水下交通工具和水下机器人的普遍化，小型化。（5）根据实际情况利用多种驱动。大的机器鱼运载器可以用电磁马达，液压马达或气动马达驱动，以及混合驱动方式；小型或微型的机器鱼，就能使用更加方便的材料，比如记忆合金，压电陶瓷等高科技新材料，对于机器鱼的完整性，真实性做出贡献。而对机器鱼的运动仿真又可以节省人力、财力、时间。本设计中将进行结构简单的机器鱼设计，主要是对尾部的摆动模块，躯干部位的升潜模块的模拟仿真。