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基本信息
- 項目名稱：
- 仿生刀魚
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 魚類運(yùn)動具有推進(jìn)效率高、機(jī)動性強(qiáng)、對環(huán)境擾動小等優(yōu)點。本設(shè)計主要是研究刀魚長鰭扭轉(zhuǎn)行波推進(jìn)方式，本設(shè)計的機(jī)器刀魚的推進(jìn)與機(jī)動主要依靠腹鰭的扭轉(zhuǎn)行波來實現(xiàn)，通過改變行波傳播方向可靈活地實現(xiàn)后退。
- 詳細(xì)介紹：
- 仿生刀魚由于在運(yùn)動過程中，身體保持不動，僅依靠腹鰭運(yùn)動獲得推進(jìn)力，使得內(nèi)部空間較其他仿生魚大，可以搭載不同的探測器用于不同目的的探測。相對于螺旋槳驅(qū)動的水下探測器來說，仿生刀魚環(huán)境擾動小，可以在水草密布的環(huán)境下自由活動，為水下復(fù)雜環(huán)境下的探測提供了一種新方式。 應(yīng)用前景：（1）用于監(jiān)測江河湖泊中的水文情況 在機(jī)器刀魚配備上不同的化學(xué)傳感器，它能夠在水中游數(shù)小時，機(jī)器魚用以監(jiān)測其在位置的水質(zhì)（如污染物質(zhì)種類及多少），機(jī)器魚通過無線電發(fā)射裝置將所測數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)測中心，從而得到各個區(qū)域的水文情況。（2）用于漁業(yè)輔助捕魚 在機(jī)器刀魚身上配上特定的聲波發(fā)生器，指引魚群的位置。運(yùn)用這種方式可以方便、低成本的進(jìn)行捕魚。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 魚類運(yùn)動具有推進(jìn)效率高、機(jī)動性強(qiáng)、對環(huán)境擾動小等優(yōu)點。本設(shè)計主要是研究刀魚長鰭扭轉(zhuǎn)行波推進(jìn)方式，本設(shè)計的機(jī)器刀魚的推進(jìn)與機(jī)動主要依靠腹鰭的扭轉(zhuǎn)行波來實現(xiàn)，通過改變行波傳播方向可靈活地實現(xiàn)后退。 創(chuàng)新點：機(jī)器刀魚依靠腹鰭行波實現(xiàn)推進(jìn)運(yùn)動。 技術(shù)關(guān)鍵：研究腹鰭行波波動速度與行進(jìn)速度的聯(lián)系及波動方式與運(yùn)動方式的關(guān)系，由于是6個舵機(jī)驅(qū)動，推進(jìn)力大。 技術(shù)指標(biāo)：運(yùn)動速度≥5m/min；續(xù)航時間≥5h。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前研究者的工作大都集中在對魚體尾部及尾鰭擺動推進(jìn)方式的研究上，這種機(jī)器魚具有一個剛性的前半身和一個可以擺動的尾部及尾鰭 ，活動的關(guān)節(jié)不是很多，制作及控制較為方便。綜觀國內(nèi)外機(jī)器魚研究的現(xiàn)狀，可以看到已有的研究工作多數(shù)集中在以身體尾部及尾鰭的擺動推進(jìn)模式。本設(shè)計采用的是腹鰭行波波動行進(jìn)，這種行進(jìn)方式與傳統(tǒng)的行進(jìn)方式相比，主要優(yōu)勢是可控性好，內(nèi)部空間大，可搭載較多的探測設(shè)備。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- 仿生刀魚由于在運(yùn)動過程中，身體保持不動，僅依靠腹鰭運(yùn)動獲得推進(jìn)力，使得內(nèi)部空間較其他仿生魚大，可以搭載不同的探測器用于不同目的的探測。相對于螺旋槳驅(qū)動的水下探測器來說，仿生刀魚環(huán)境擾動小，可以在水草密布的環(huán)境下自由活動，為水下復(fù)雜環(huán)境下的探測提供了一種新方式。 應(yīng)用前景：（1）用于監(jiān)測江河湖泊中的水文情況 在機(jī)器刀魚配備上不同的化學(xué)傳感器，它能夠在水中游數(shù)小時，機(jī)器魚用以監(jiān)測其在位置的水質(zhì)（如污染物質(zhì)種類及多少），機(jī)器魚通過無線電發(fā)射裝置將所測數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)測中心，從而得到各個區(qū)域的水文情況。（2）用于漁業(yè)輔助捕魚 在機(jī)器刀魚身上配上特定的聲波發(fā)生器，指引魚群的位置。運(yùn)用這種方式可以方便、低成本的進(jìn)行捕魚。
同類課題研究水平概述
- 近年來，有關(guān)魚類推進(jìn)機(jī)理的研究引起了國內(nèi)外越來越多的研究者的重視。在理論方面，1970年，LighthillE提出了用于分析修科推進(jìn)模式的“細(xì)長體理論”；1977年，Chopra＆ Kambe 提出了用于大擺幅、月牙形尾鰭推進(jìn)的“二維抗力理論”；1984年，Videler＆ Hess 針對與體長相比其左右擺幅較小的魚類提出了“薄板理論”；1991年，童秉綱院士的研究組將二維波動板理論發(fā)展為三維波動板理論；2000年，Triantafyllou等對以身體及尾鰭擺動方式游動的魚類的水動力學(xué)理論和實驗研究工作，作了較全面的綜述。實驗方面，1997年，Miiller等 用DPIV流動顯示了直線前進(jìn)的鯔科魚身體周圍的速度場，尾部顯示出存在渦旋結(jié)構(gòu)；l999年，Wolfgang等研究了轉(zhuǎn)彎調(diào)頭時附體渦，以及尾渦的控制作用，身體由曲變直時尾部形成一股射流；同年，Barret等研究了魚體尾部與尾鰭擺動的仿生機(jī)器魚的阻力特性，指出像魚一樣擺動時，拖動模型與驅(qū)動尾部擺動消耗的能量比拖動不擺動的剛性模型消耗的能量要小。 國內(nèi)研究者的工作大都集中在對魚體尾部及尾鰭擺動推進(jìn)方式的研究上，這種機(jī)器魚具有一個剛性的前半身和一個可以擺動的尾部及尾鰭，活動的關(guān)節(jié)不是很多，制作及控制較為方便。人們已制作成功了能在實驗水池中游動的單個機(jī)器魚以及可集體行動的機(jī)器魚群。2002年，劉軍考等實驗研究了尾鰭擺動推進(jìn)仿生機(jī)器魚的運(yùn)動學(xué)參數(shù)對推進(jìn)速度的影響，指出仿生機(jī)器魚可以實現(xiàn)對水下運(yùn)動裝置的推進(jìn)，并且具有噪聲小、對環(huán)境擾動小的特點；張向明等對魚形機(jī)構(gòu)的單尾鰭板擺動的水動力學(xué)特性進(jìn)行了試驗研究，討論了擺幅與推力、航速等的關(guān)系；梁建宏等研制了小型實驗機(jī)器魚，探討了仿生機(jī)器魚技術(shù)的一些關(guān)鍵問題，基于波動推進(jìn)理論，制作了仿生機(jī)器鰻魚。
