随着水下设备的快速发展,以螺旋桨为代表的传统水下推进系统由于存在能耗高、重量重、体积大、噪音大、机动性差等缺陷,已经不能满足部分水下设备的需求。发展新型水下推进设备迫在眉睫,鱼类以其出色的水下游动特性吸引了越来越多的研究人员关注。本文主要设计了一种新型的仿生鱼结构,并利用仿生鱼样机进行了提高仿生鱼游动速度的研究与实验。本文设计的仿生鱼以鲔科鱼类为仿生模本,通过对鲔科鱼类的生理结构特征及游动方式进行研究,结合传统水下推进系统存在的问题,研制出一种新型的多关节仿生鱼结构。该结构以绳索为主要传动装置,简化了传动机构,降低了能耗,提高了仿生鱼的控制灵敏性。采用类肌肉驱动的水下驱动方式,实现了仿生鱼尾刚度、仿生鱼尾摆动频率及摆动幅度的可调性。为了检测仿生鱼尾的运动轨迹与真实鱼尾运动轨迹的拟合度,对仿生鱼进行了运动学建模,建立了驱动舵机与仿生鱼尾之间的运动学关系,并将仿生鱼尾的运动轨迹与鱼体波曲线进行了对比分析。通过对仿生鱼尾进行动力学计算与仿真,求解出仿生鱼尾的固有频率及不同频率下的振型。对仿生鱼进行水下运动仿真,可以为实物实验提供指导。本文通过对仿生鱼进行水动力学分析,建立了仿生鱼水下虚拟样机。利用虚拟样机对仿生鱼的鱼体摆动特性和影响仿生鱼游动速度的鱼尾摆动频率、鱼尾摆动幅度、尾鳍最大击水角等参数进行了仿真分析。利用研制的仿生鱼样机进行了控制变量实验,对比虚拟样机的仿真结果进行了总结分析,得到了仿生鱼游动速度与鱼尾摆动频率、鱼尾摆动幅度及尾鳍最大击水角之间的关系。对本文研制的仿生鱼游动速度较慢的原因进行了分析,并提出了提高仿生鱼游动性能的改进措施。