压电双尾鳍式微型机器鱼动力学分析研究

来源 :北方工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dragonfly
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
仿生微型机器人以其鲁棒性强、灵活度高、运动方式多样等优点受到了广泛的关注。其中尾鳍式微型鱼类仿生机器人因体积小而能够在有限的空间内灵活运动,因此可在狭窄水域内完成管道探查、水质检测等工作。此外,由于其仿生具有伪装性,尾鳍式鱼类仿生机器人也能够完成军事侦察等保密任务。新型功能材料驱动的微型机器鱼比传统电机和活塞驱动的机器鱼具有显著的优势。它们尤其具有高效性和紧凑性,但是往往存在推力小、驱动电压高、能量密度低等问题。此外,传统的金属、塑料等材料密度较高,再加之传统的齿轮、活塞等传动机构体积偏大,难以制作出体积小、重量轻、结构简单的微型机器鱼,不利于提高其游速。本课题首先设计并制造了一种轻量化的压电双尾鳍式微型机器鱼,建立了该微型机器鱼的动力学和运动学分析模型,定性计算出其归一化推力、归一化位移及归一化速度的变化规律。分析可知,通过施加与微型机器鱼谐振频率一致的电信号和提高驱动电压可提高其推力及游速。然后测试了压电双尾鳍式微型机器鱼的推力、位移及速度,测试数据细化了研究成果,可用于设计和分析各种压电尾鳍式机器鱼。测得该微型机器鱼在130V,4 Hz的驱动电压下推力最大,最大推力为243?N。在此条件下平均速度最大,约为4.5 cm/s(0.75 BL/s)。之后测试了该微型机器鱼的转弯性能,测试表明该微型机器鱼在80 V,1 Hz的驱动电压下转弯半径最小,为1.4 cm。最后还测试了该微型机器鱼的能耗特性,本课题的微型机器鱼的最大能耗P约为0.645 mw,最大输出功率约为0.0109m W,总效率η约为1.69%,其效率明显高于同类其他驱动方式的机器鱼。
其他文献
网络图是生活中离不开的一个概念,以社交网络图为例,人与人之间的关系往往呈现出一种社区结构,社区中的人比与社区外的人交互更加频繁。对这样的社区结构进行分析能够得到有意义的信息,如寻找社交平台上哪些人的影响力最大等。社区发现的研究具有重要的现实意义,成为长期以来众多学者研究的课题。随着对社区发现算法研究的不断深入,涌现出很多经典社区发现算法。这些算法基于不同的思想,本文主要研究基于局部扩展思想的重叠社
电梯的安全性和可靠性一直是人们高度重视的问题。针对于电梯故障预测领域,目前国内外对于电梯故障预测方面研究的基本思路是根据电梯的故障情况和维护保养记录,对电梯设备进行故障预测。根据用于社区电梯故障预测的电梯故障数据的小样本性质,本文利用小样本数据分析方法进行社区电梯故障外因分析与预测算法研究,主要工作内容如下:一是研究分析影响社区电梯故障的外部因素,选取并计算与电梯故障相关的外因特征值,对社区电梯故
随着道路交通的快速发展,城市道路交通拥堵的问题日益凸显。交叉口拥堵问题成为交通管理的痛点。交通信号优化是解决道路交叉口拥堵的有效途径之一。但是对于一些偏远路口和检测设备缺失的交叉口,信号优化由于缺乏准确的交通转向流量数据的支撑,交通信号控制无法达到最优的控制效果。但是随着路网中运行的浮动车数量的增加以及在车辆运行过程中轨迹数据的积累,使得通过轨迹数据预测交叉口转向流量变为可能。本文针对偏远及检测设
近年来随着车路协同技术逐渐的成熟,很多交通方面的研究人员将其应用于解决交通难点问题。而基于车路协同的公交优先方法研究也成为各大城市对于交通拥堵的新的解决方案。传统公交优先信号控制方法由于软硬件条件的限制存在一些不足之处,比如不够实时、不够智能等。车路协同系统可以为公交优先信号控制提供更加多源、精确、实时的数据,能够科学的淡化公交车和社会车辆的矛盾,有效的引导车辆和合理的进行信号控制,为公交优先提供
隧穿场效应管(TFET)是后摩尔时代的低功耗(LP)器件的候选者之一,因为它可以突破亚阈值摆幅(SS)(60 m V/dec)的极限,从而在更低的供应电压下工作。使用二维(2D)材料对TFET进行设计是一种有潜力的方案,因为2D材料较薄的原子层预示着出色的栅极控制,而光滑的表面则意味着在运输过程中载流子被散射的概率降低。其中IV族硫族化合物由于兼具二维材料的优点,和无毒、稳定、各向异性、载流子迁移
随着5G大规模商用,“万物互联”的时代已然到来,但目前云计算的传输时延过长,对于时延敏感型应用并不友好。为了解决这一问题,Cisco提出了雾计算的概念,雾计算与其他边缘计算实现方式相比,具有部署灵活、接入方式多样和支持节点间通信等优势。首先,介绍了边缘计算的三种系统实现方式:微云计算、多接入边缘计算和雾计算及其应用场景和系统架构,并从系统架构和请求处理机制两个方面进行比较,总结了三种边缘计算实现方
随着城市建设居民生活需求的不断增大,与燃气有关的各类风险因素也在不断增加。为了加强对社区户内燃气系统的监管,确保社区居民的安全用气,需要对户内燃气系统进行风险评估,以快速全面的了解户内燃气系统的风险水平。而现有的风险评估方法还存在一些问题。首先,目前户内燃气系统的风险评估大都为静态分析方法,这些方法只能粗略的估计户内燃气系统长期处于的安全风险状态,难以适应风险的动态特性也无法及时预测出风险事件的发
近年来频发的食品安全风险事件对我国食品安全事业的发展带来了巨大的压力,当下有关食品安全的情报分析以及研判预警已经成为食品安全监督、管理的关键环节,合理的防控机制可以有效提高食品安全的整体态势。在信息高速交互的时代,数据来源主要趋向于网络化和数字化,数据结构也变得复杂多样,数据之间的关联性尤为隐蔽而不易觉察。面对错综复杂的食品海量数据信息,传统的情报研判技术已经无法满足其需求,因此本文运用机器学习等
AGV(Automated Guided Vehicle)是一种无人操作自动导引车,主要负责工厂物料的转运工作。随着“中国智能制造2025”的提出,自动化、智能化和集成化成为各个行业发展的主流方向,因此智能物流行业迎来了一个大的发展,AGV作为物流行业重要的转运工具,具有非常大的研究价值。本课题以AGV实际的工程项目为背景,对车载控制系统的行走转向控制、货叉升降控制和安全控制部分进行了硬件的选型、
随着云计算、大数据、物联网的普及,人们迎来了第三次信息化浪潮。为了从这些海量的数据中发现有趣的模式,数据挖掘方法便应运而生。数据挖掘是将数据转化为知识的桥梁,关联规则挖掘是数据挖掘的一个具体任务,旨在从数据中发现事物之间可能存在的关联或者联系。在关联规则挖掘中,频繁共同出现的项目称为频繁项集。高效用项集挖掘是频繁项集挖掘的延伸,不仅考虑了项目在事务中是否出现,而且还使用了项目的权重信息,在现实生活