基于多控制面推进的仿生机器鱼的机构设计与融合控制

鱼类作为一个推进系统，利用多控制面（Control surfaces）包括尾鳍、胸鳍、腹鳍、背鳍、臀鳍及身体来实现在水中的快速机动运动。鱼类这种高度集成、可配置的多控制面，为高性能水下推进器设计和控制提供了生物范例。现有的仿鱼推进主要针对身体－尾鳍波动，或针对胸鳍或侧鳍波动运动方式，而将两者结合融入一个仿鱼运动平台的研究，尚未见到相关文献及报道。本项目在已有研究的基础上，深入开展以下工作：结合仿生学在鱼类推进机理、运动机构方面的最新研究成果，构建多控制面推进的简化模型，初步探讨鳍－鳍以及体－鳍之间的相互作用；研究多种鱼鳍的机械结构设计方法和驱动系统设计方法，设计开发集成多种仿鳍控制面的机器鱼原型样机；提出多仿鳍控制面的融合方法，实现机器鱼在三维空间中快速、灵活的运动；在此基础上，通过对比实验，探讨鳍的刚性对推进性能的影响，从而为新型仿生AUV设计提供新思路，为仿生推进机理验证提供新平台。