根据仿生学原理,研制了一种以双面磁致伸缩薄膜为驱动器的仿鱼类游动的微型无缆游动机器人。它具有惯性小、无缆驱动、游动效率高等优点,在医学领域具有广阔的应用前景。 首先,在以等效弯矩为扰动的悬臂梁受迫振动模型基础上,对薄膜驱动器在磁场下的振动特性进行了研究,并依据实验所得的振幅特性,从能量等效原则出发,对薄膜内部阻尼的特性进行了研究,为进一步优化驱动器奠定了基础。 然后,在薄膜振动的基础上,仿照鱼类尾鳍形状和推进方式,在薄膜面积相等的条件下,使用离散变量优化方法,对薄膜驱动器进行了形状优化。并对优化后的薄膜进行了应力分析和模态分析。 最后,对微机器人双向游动进行了探索性研究。微机器人前后采用两个薄膜推动可以实现双向游动。以正反游动速度的对称度和直线度为目标,采用遗传算法对前后两个薄膜驱动器进行了优化。 实验表明具有鱼类尾鳍形状的薄膜驱动器具有更大的推进力和更高的效率,从而致使微机器人的游动速度更快,效率更高。