西安交通大学学报
西安交通大學學報
서안교통대학학보
JOURNAL OF XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY
2015年
8期
75-83
,共9页
王海龙%王刚%陈曦%王立权%靳励行
王海龍%王剛%陳晞%王立權%靳勵行
왕해룡%왕강%진희%왕립권%근려행
仿海蟹机器人%游泳足%水动力性能%游动模式
倣海蟹機器人%遊泳足%水動力性能%遊動模式
방해해궤기인%유영족%수동력성능%유동모식
crablike robot%swimming leg%hydrodynamic performance%swimming mode
以生物梭子蟹为仿生原型,提出一种足桨耦合驱动仿海蟹机器人.该机器人采用三对步行足和一对游泳足的结构形式,基于爬行推进与拍动翼复合推进的方式,兼具形态仿生和功能仿生的特点,可实现水下行走与水中浮游的双重功能.通过对游泳足推进方式进行数值模拟和实验研究,结果表明:升力模式推进在水翼上挥和下拍过程中均产生正推力,推进效率相对较高;随着拍动幅度的增加,平均推力和推进效率都明显降低;推进效率与拍动频率呈抛物线关系;当斯特劳哈尔数Sr在0.4～0.6范围内时,升力模式的推进效率最大,当Sr在0.8～1.0范围内时,阻力模式的推进效率最高,两者所对应的尾涡脱泻均呈反卡门涡街形式;游泳足水翼的厚度对水动力性能也有影响,相对薄的水翼不仅能增加平均推力,还能降低系统的总能耗,因此更适合推进.
以生物梭子蟹為倣生原型,提齣一種足槳耦閤驅動倣海蟹機器人.該機器人採用三對步行足和一對遊泳足的結構形式,基于爬行推進與拍動翼複閤推進的方式,兼具形態倣生和功能倣生的特點,可實現水下行走與水中浮遊的雙重功能.通過對遊泳足推進方式進行數值模擬和實驗研究,結果錶明:升力模式推進在水翼上揮和下拍過程中均產生正推力,推進效率相對較高;隨著拍動幅度的增加,平均推力和推進效率都明顯降低;推進效率與拍動頻率呈拋物線關繫;噹斯特勞哈爾數Sr在0.4～0.6範圍內時,升力模式的推進效率最大,噹Sr在0.8～1.0範圍內時,阻力模式的推進效率最高,兩者所對應的尾渦脫瀉均呈反卡門渦街形式;遊泳足水翼的厚度對水動力性能也有影響,相對薄的水翼不僅能增加平均推力,還能降低繫統的總能耗,因此更適閤推進.
이생물사자해위방생원형,제출일충족장우합구동방해해궤기인.해궤기인채용삼대보행족화일대유영족적결구형식,기우파행추진여박동익복합추진적방식,겸구형태방생화공능방생적특점,가실현수하행주여수중부유적쌍중공능.통과대유영족추진방식진행수치모의화실험연구,결과표명:승력모식추진재수익상휘화하박과정중균산생정추력,추진효솔상대교고;수착박동폭도적증가,평균추력화추진효솔도명현강저;추진효솔여박동빈솔정포물선관계;당사특로합이수Sr재0.4～0.6범위내시,승력모식적추진효솔최대,당Sr재0.8～1.0범위내시,조력모식적추진효솔최고,량자소대응적미와탈사균정반잡문와가형식;유영족수익적후도대수동력성능야유영향,상대박적수익불부능증가평균추력,환능강저계통적총능모,인차경괄합추진.
