[发明专利]一种跃水机器海豚的优化设计方法

说明书

本发明提供一种跃水机器海豚的优化设计方法，优化设计方法包括采用4.5的细长比和/或肩宽位置位于体长的34～45%处和/或选用新月形尾鳍和/或采用正弦摆动调幅模块和/或采用重心调节模块。本发明运用尾鳍的上下摆动来实现机器海豚的推进，利用重心调节模块实现了重心的实时调节，通过正弦调幅机构来实现尾鳍上下摆动的幅度，从而改进鱼体向前推进的速度，有效解决了目前机器海豚尾鳍上下摆动的幅度范围小，游动阻力大，机动性、灵活性差等问题，同时经过本方法优化过后的跃水机器海豚，结构设计瞬时速度大，推进效率高，具有高效的游动性。

技术领域

本发明属于仿生机器人设计领域，具体涉及一种跃水机器海豚的优化设计方法。

背景技术

近年来，为了适应不同海洋环境和任务的需求，水下仿生机器人的研究受到人们的广泛关注，对机器人的应用领域有很大影响。跃水机器海豚的研究已经从最初的理论分析、简单的功能模仿，发展到现在开始追求真实海豚的运动性能。跃水机器海豚尺寸参数相互关联，对海豚的游动、出水等动力参数影响很大，各耦合参数最优解的确定有利于改善跃水机器海豚各方面的性能。

现有的跃水机器海豚重心难以调节，尾鳍上下摆动幅度范围小，游动和出水过程中的阻力大，机动性与灵活性较差，多维参数优化问题得不到解决，对结构安全性、可靠性有着致命性的影响。

因此，针对以上问题研制出一种针对跃水机器海豚进行参数及结构优化的方法是本领域技术人员所急需解决的难题。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种跃水机器海豚的优化设计方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种跃水机器海豚的优化设计方法，优化设计方法如下： 包括采用4.5的细长比 和/或 肩宽位置位于体长的34～45%处 和/或

选用新月形尾鳍 和/或 采用正弦摆动调幅模块 和/或 采用重心调节模块。

进一步地，新月形尾鳍的最大击水角度为15～25°。

进一步地，正弦摆动调幅模块安装于跃水机器海豚的尾鳍部分，将凸轮推杆的圆轴运动

转换为上下的竖直运动，满足正弦摆动运动，符合海豚在水中游动的正弦波条件。

进一步地，重心调节模块沿跃水机器海豚的长度方向安装于内部，采用丝杠滑块结构，通过丝杠滑块上重物块的实时调节，实现重心的调节。

本发明提供了一种跃水机器海豚的优化设计方法，优化设计方法包括采用4.5的细长比、肩宽位置位于体长的34～45%处、选用新月形尾鳍、采用正弦摆动调幅模块以及采用重心调节模块，以上5种设计点中的任意一种或者任意几种。

细长比定义为FR=BL/T（其中T为最大厚度处，BL为体长），用来表征流线型程度的大小。当细长比FR为4.5时，整个跃水机器海豚拥有最小的游动阻力，极大的提高了游动速度，此时还拥有最小的表面积和最大的体积，既减少了材料，又增加了鱼体的浮力，能够减少70%-%75的阻力系数。

肩宽位置为前缘到鱼体最大厚度的长度占鱼体总长的百分比，跃水机器海豚的肩宽位置越向前，游动速度越慢，当肩宽位置的位置位于体长的34%-45%时，鱼体游动的推进速度最大。