仿生扑翼UUV推进机构设计与运动仿真分析

"这篇论文是2011年9月发表在《机械科学与技术》期刊上的，由丁浩、宋保维和朱崎峰共同完成，主要探讨了仿生扑翼无人水下车辆（UUV）的推进机构设计及其运动仿真。作者基于对海龟前肢运动模式的分析，设计出一套具有两个自由度的仿生扑翼推进机构，通过两个电机控制扑翼的上下拍打和自身翻转，以模拟海龟的扑翼运动。论文还涉及了推进机构的三维建模、虚拟装配和运动仿真的详细过程，展示了不同驱动模式下的扑翼运动状态和相关的角速度与角加速度数据。" 在这篇论文中，作者首先介绍了仿生学在UUV推进技术中的应用，特别是模仿海龟前肢运动的扑翼设计。海龟的前肢运动模式因其高效和低能耗而被选作仿生研究的对象。他们提出的推进机构是一个由两个独立电机驱动的系统，每个电机分别控制扑翼的一个运动自由度：一个是上下拍打，另一个是绕翼轴的翻转。这样的设计使得扑翼能够在水中以接近真实的生物方式运动。 接着，作者详细描述了推进机构的三维建模和虚拟装配过程，这是现代工程设计中常用的技术，能够提前检测设计的可行性并发现潜在问题。通过计算机辅助设计（CAD）软件，他们创建了扑翼模型的三维模型，并进行了虚拟装配，以确保各个部件的正确配合和运动协调。 运动仿真是论文的重要组成部分，它通过数值计算模拟了扑翼在不同驱动模式下的运动状态。这种仿真可以帮助理解扑翼的动力学特性，预测其在水下的推进效率和稳定性。作者提供了两种驱动模式下的仿真结果，包括扑翼在运动过程中的姿态变化、角速度和角加速度的变化曲线，这些数据对于评估和优化设计至关重要。 此外，论文中还可能涉及了动力学分析，讨论了电机扭矩、扑翼质量和水阻等因素对扑翼运动的影响。这有助于研究人员更好地理解和调整推进机构的性能，以满足不同任务的需求。 总体而言，这篇论文为仿生扑翼UUV的推进机构设计提供了一个创新的解决方案，并通过运动仿真验证了其有效性和实用性。这项工作对于推动无人水下航行器的技术进步，特别是在提高能源效率和机动性方面具有重要意义。