段霄驰团队研究成果(一)

段霄驰团队机器鱼设计理念: 本项目所涉及的专利从鱼的运动机能出发,着眼于鱼游动的动力原理,提出全新的建模理念:鱼尾应为弹性结构;建立简单可行的数学、物理模型,创建应用模型,构造新的驱动模式,进行优化仿生。

段霄驰团队机器鱼设计理念:

本项目所涉及的专利从鱼的运动机能出发,着眼于鱼游动的动力原理,提出全新的建模理念:鱼尾应为弹性结构;建立简单可行的数学、物理模型,创建应用模型,构造新的驱动模式,进行优化仿生。

一、建模的五大核心要素

1.数学模型   

建立清晰、准确、简单的数学模型,便于设计、制作、装配。数学模型包括机器鱼的整体结构,鱼头、鱼体、鱼尾的比例,鱼尾的几何形状,鱼尾的摆动频率,摆角,推水量的计算,马达、电源、电子原器件的安装位置等。

2.物理模型   

建立严谨规范的物理模型,便于从科学的角度推演、论证机器鱼运动的可行性和效果。物理模型包括流体力学原理,牛顿运动定律,材料的力学性能等。

3.材料模型   

选择理想的材料,便于加工、制作、装配,更重要的是材料的选择会直接影响到实验的效果。材料的选择包括鱼体材料、尾鳍材料、运动部件和连接件材料,尤以尾鳍材料为重要,这是仿生推进的核心要素。

4.驱动模型  

选择适当的驱动方式,便于实现制作和实操。驱动模型包括摆动机构的若干模式:曲柄滑槽机构A型、曲柄滑槽机构B型、曲柄滑杆机构、曲柄摇臂机构,手动驱动模式,仿生动力冲浪模式,马达、电源、电机、遥控器的匹配等。

5.传输与控制模型  

传输与控制是大脑,针对不同的环境和需求,设计理想的传输与控制模式,对仿生机器鱼的研究有着极其重要的作用。 

二、技术优势:五大技术瓶颈突破

1、推进速度快

本公司机器鱼快速度可达3m/s,国际水平普遍低于1m/s

2、稳定性好

解决了传统机器鱼游动鱼身晃动的问题

3、灵活性好

尾鳍转弯矢量推进,反应灵活迅速

4、能效比

消耗同样电量,可连续工作更长时间,续航能力更强

5、应用前景广泛

应用于普通舰艇、船舶推进,假以时日有可能颠覆传统螺旋式推进技术

天航科技产品

美国华盛顿大学机器鱼

本项目所完成的专利作品的核心技术是采用了弹性鱼尾摆,所完成作品的推进速度和稳定性远高于优于目前国内外的同类作品,突破了仿生机器鱼研究的瓶颈,有着划时代的科学意义和社会意义,填补了国际上在仿生机器鱼研究方面的空白。