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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 仿生刀魚(yú)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 魚(yú)類運(yùn)動(dòng)具有推進(jìn)效率高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、對(duì)環(huán)境擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)主要是研究刀魚(yú)長(zhǎng)鰭扭轉(zhuǎn)行波推進(jìn)方式，本設(shè)計(jì)的機(jī)器刀魚(yú)的推進(jìn)與機(jī)動(dòng)主要依靠腹鰭的扭轉(zhuǎn)行波來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)改變行波傳播方向可靈活地實(shí)現(xiàn)后退。
- 詳細(xì)介紹：
- 仿生刀魚(yú)由于在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，身體保持不動(dòng)，僅依靠腹鰭運(yùn)動(dòng)獲得推進(jìn)力，使得內(nèi)部空間較其他仿生魚(yú)大，可以搭載不同的探測(cè)器用于不同目的的探測(cè)。相對(duì)于螺旋槳驅(qū)動(dòng)的水下探測(cè)器來(lái)說(shuō)，仿生刀魚(yú)環(huán)境擾動(dòng)小，可以在水草密布的環(huán)境下自由活動(dòng)，為水下復(fù)雜環(huán)境下的探測(cè)提供了一種新方式。 應(yīng)用前景：（1）用于監(jiān)測(cè)江河湖泊中的水文情況 在機(jī)器刀魚(yú)配備上不同的化學(xué)傳感器，它能夠在水中游數(shù)小時(shí)，機(jī)器魚(yú)用以監(jiān)測(cè)其在位置的水質(zhì)（如污染物質(zhì)種類及多少），機(jī)器魚(yú)通過(guò)無(wú)線電發(fā)射裝置將所測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)測(cè)中心，從而得到各個(gè)區(qū)域的水文情況。（2）用于漁業(yè)輔助捕魚(yú) 在機(jī)器刀魚(yú)身上配上特定的聲波發(fā)生器，指引魚(yú)群的位置。運(yùn)用這種方式可以方便、低成本的進(jìn)行捕魚(yú)。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 魚(yú)類運(yùn)動(dòng)具有推進(jìn)效率高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、對(duì)環(huán)境擾動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)主要是研究刀魚(yú)長(zhǎng)鰭扭轉(zhuǎn)行波推進(jìn)方式，本設(shè)計(jì)的機(jī)器刀魚(yú)的推進(jìn)與機(jī)動(dòng)主要依靠腹鰭的扭轉(zhuǎn)行波來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)改變行波傳播方向可靈活地實(shí)現(xiàn)后退。 創(chuàng)新點(diǎn)：機(jī)器刀魚(yú)依靠腹鰭行波實(shí)現(xiàn)推進(jìn)運(yùn)動(dòng)。 技術(shù)關(guān)鍵：研究腹鰭行波波動(dòng)速度與行進(jìn)速度的聯(lián)系及波動(dòng)方式與運(yùn)動(dòng)方式的關(guān)系，由于是6個(gè)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)，推進(jìn)力大。 技術(shù)指標(biāo)：運(yùn)動(dòng)速度≥5m/min；續(xù)航時(shí)間≥5h。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 目前研究者的工作大都集中在對(duì)魚(yú)體尾部及尾鰭擺動(dòng)推進(jìn)方式的研究上，這種機(jī)器魚(yú)具有一個(gè)剛性的前半身和一個(gè)可以擺動(dòng)的尾部及尾鰭 ，活動(dòng)的關(guān)節(jié)不是很多，制作及控制較為方便。綜觀國(guó)內(nèi)外機(jī)器魚(yú)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(dòng)推進(jìn)模式。本設(shè)計(jì)采用的是腹鰭行波波動(dòng)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(shì)是可控性好，內(nèi)部空間大，可搭載較多的探測(cè)設(shè)備。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)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(shí)物、產(chǎn)品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 仿生刀魚(yú)由于在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，身體保持不動(dòng)，僅依靠腹鰭運(yùn)動(dòng)獲得推進(jìn)力，使得內(nèi)部空間較其他仿生魚(yú)大，可以搭載不同的探測(cè)器用于不同目的的探測(cè)。相對(duì)于螺旋槳驅(qū)動(dòng)的水下探測(cè)器來(lái)說(shuō)，仿生刀魚(yú)環(huán)境擾動(dòng)小，可以在水草密布的環(huán)境下自由活動(dòng)，為水下復(fù)雜環(huán)境下的探測(cè)提供了一種新方式。 應(yīng)用前景：（1）用于監(jiān)測(cè)江河湖泊中的水文情況 在機(jī)器刀魚(yú)配備上不同的化學(xué)傳感器，它能夠在水中游數(shù)小時(shí)，機(jī)器魚(yú)用以監(jiān)測(cè)其在位置的水質(zhì)（如污染物質(zhì)種類及多少），機(jī)器魚(yú)通過(guò)無(wú)線電發(fā)射裝置將所測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給監(jiān)測(cè)中心，從而得到各個(gè)區(qū)域的水文情況。（2）用于漁業(yè)輔助捕魚(yú) 在機(jī)器刀魚(yú)身上配上特定的聲波發(fā)生器，指引魚(yú)群的位置。運(yùn)用這種方式可以方便、低成本的進(jìn)行捕魚(yú)。
同類課題研究水平概述
- 近年來(lái)，有關(guān)魚(yú)類推進(jìn)機(jī)理的研究引起了國(guó)內(nèi)外越來(lái)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(zhǎng)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(duì)與體長(zhǎng)相比其左右擺幅較小的魚(yú)類提出了“薄板理論”；1991年，童秉綱院士的研究組將二維波動(dòng)板理論發(fā)展為三維波動(dòng)板理論；2000年，Triantafyllou等對(duì)以身體及尾鰭擺動(dòng)方式游動(dòng)的魚(yú)類的水動(dòng)力學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)研究工作，作了較全面的綜述。實(shí)驗(yàn)方面，1997年，Miiller等 用DPIV流動(dòng)顯示了直線前進(jìn)的鯔科魚(yú)身體周?chē)乃俣葓?chǎng)，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(shí)附體渦，以及尾渦的控制作用，身體由曲變直時(shí)尾部形成一股射流；同年，Barret等研究了魚(yú)體尾部與尾鰭擺動(dòng)的仿生機(jī)器魚(yú)的阻力特性，指出像魚(yú)一樣擺動(dòng)時(shí)，拖動(dòng)模型與驅(qū)動(dòng)尾部擺動(dòng)消耗的能量比拖動(dòng)不擺動(dòng)的剛性模型消耗的能量要小。 國(guó)內(nèi)研究者的工作大都集中在對(duì)魚(yú)體尾部及尾鰭擺動(dòng)推進(jìn)方式的研究上，這種機(jī)器魚(yú)具有一個(gè)剛性的前半身和一個(gè)可以擺動(dòng)的尾部及尾鰭，活動(dòng)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(shí)驗(yàn)水池中游動(dòng)的單個(gè)機(jī)器魚(yú)以及可集體行動(dòng)的機(jī)器魚(yú)群。2002年，劉軍考等實(shí)驗(yàn)研究了尾鰭擺動(dòng)推進(jìn)仿生機(jī)器魚(yú)的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)對(duì)推進(jìn)速度的影響，指出仿生機(jī)器魚(yú)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水下運(yùn)動(dòng)裝置的推進(jìn)，并且具有噪聲小、對(duì)環(huán)境擾動(dòng)小的特點(diǎn)；張向明等對(duì)魚(yú)形機(jī)構(gòu)的單尾鰭板擺動(dòng)的水動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了試驗(yàn)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(shí)驗(yàn)機(jī)器魚(yú)，探討了仿生機(jī)器魚(yú)技術(shù)的一些關(guān)鍵問(wèn)題，基于波動(dòng)推進(jìn)理論，制作了仿生機(jī)器鰻魚(yú)。
