本项技术涉及水下仿生机器人领域,介绍了一种新型可变刚度仿生胸鳍和仿生蝠鲼机器人及其智能控制策略。该仿生胸鳍设计包含鳍条模块与柔性蒙皮,鳍条模块由外骨骼构成,旨在提高水下运动效率和操控性能。
背景技术
蝠鲼属于鳐形目鱼类,是500多种鳐鱼中体形最大的一类。与常规鱼类采用身体/尾鳍推进模式不同,蝠鲼采用中间鳍/对鳍推进模式。该类推进模式具有较好的运动稳定性及低速机动性,推进效率较高。蝠鲼优异的游动能力吸引了国内外众多研究者的关注,并相继研制成功了多种类型的仿生机器蝠鲼。
研究表明,蝠鲼宽大扁平的胸鳍是其高效率游动的关键。然而,现有仿生蝠鲼机器人的胸鳍结构设计简单、运动功能单一,通常仅用作支撑并带动柔性蒙皮进行上下扑动,而不具备在结构上改变柔性蒙皮水动力学性能的能力。为了满足水下复杂环境和多元化任务需求,传统的胸鳍通常需要搭配复杂的控制算法来实时调整胸鳍的扑动幅度、扑动频率、扑动相位差、扑动偏移等变量,使柔性蒙皮产生不同的运动状态,增加了系统的复杂度和不稳定性。
现有仿生蝠鲼机器人存在胸鳍结构设计简单、运动功能单一,不具备在结构上改变柔性蒙皮水动力学性能能力的问题。
实现思路