機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯-- 魚(yú)類機(jī)器人的設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)分析 中文版
《機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯-- 魚(yú)類機(jī)器人的設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)分析 中文版》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯-- 魚(yú)類機(jī)器人的設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)分析 中文版(18頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
魚(yú)類機(jī)器人的 設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)分析 摘要 本文介紹設(shè)計(jì)與分析 “魚(yú)樣水下機(jī)器人 ” 。 為了發(fā)展游泳機(jī)器人像一 條 真正的魚(yú)類,廣泛的動(dòng)力分析 引用在 研究魚(yú)類 的 生物學(xué)特別是其機(jī)動(dòng)性和推進(jìn)作 用 。 模擬游泳是為了實(shí)現(xiàn) 游泳。 這是 快速 模擬游泳 用它的尾巴和腳 來(lái)進(jìn)行推進(jìn)。為了 產(chǎn)生 旋渦 的配置,提供高效率的旋渦推 動(dòng),已經(jīng)應(yīng)用 尾鰭 來(lái) 偏航和 沖擊。 為了 潛水 ,保持身體平衡 ,使用 一對(duì)胸鰭 來(lái)運(yùn)動(dòng)。 我們已經(jīng)推導(dǎo)出 兩種方法。 在第一種方法 中 ,我們使用水下航行器的運(yùn)動(dòng)方程 關(guān)于 勢(shì)流理論的力量推進(jìn)。在第二種方法中,我們 使 用 水下機(jī)器人,機(jī)械手)的 運(yùn)動(dòng)方程 。然后,我們比較這些結(jié)果。 Ⅰ 在許多方面魚(yú)是非常令人印象深刻的運(yùn)動(dòng)員,游泳潛水機(jī)器人可以像魚(yú)一樣 比潛艇 更優(yōu)于 使用 推動(dòng) 。例如,魚(yú) 類 機(jī)器人可能更安靜,更靈活 , 可能更節(jié)能。 大約 70 年前 , 生 提出了所謂 悖論 , 刺激大量的研究和爭(zhēng)議 [1], [2], [3] 。悖論表明,如果一個(gè) 活躍 的 游泳海豚 的阻力 等于一個(gè)剛性模型拖 著 同樣的速度,海豚肌肉必須能夠產(chǎn)生比典型的哺乳動(dòng)物肌肉 [1]至少 多 7 倍的能耗。在最近 多年來(lái), et 3], [4], [5]提出了一種 他提 出 ,魚(yú)能夠利用能源 ,在一個(gè)激流 存在的漩渦 中,通過(guò)貯藏渦 和魚(yú)的振蕩游泳運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)致流動(dòng) 力 [13]。 各種各樣的推進(jìn)計(jì)劃 已經(jīng) 進(jìn)行了調(diào)查,大多數(shù)魚(yú)類 的調(diào)查已經(jīng)側(cè)重于 泳 中 , 當(dāng) 推進(jìn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)主要局限于 身體后部 三分之一的尾巴 [ 12 ] 時(shí), 魚(yú)身體 前部 三分之二 就用一個(gè)剛性 方式 移動(dòng) 。 準(zhǔn) [16],[17]在 標(biāo) 準(zhǔn)控制仿射形式的方法 和 幾何框架 上 通過(guò)降低拉格朗日 導(dǎo)出了一個(gè)下沉探測(cè)片 的運(yùn)動(dòng)方程。截至目前,許多實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)的分析 被濃縮 在魚(yú) 類 機(jī)器人 [10] , [ 1 1 ] , [ 15] 正向 和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 上。 在本文中,我們考慮設(shè)計(jì)一個(gè) 類 機(jī)器人及其三維動(dòng)態(tài)分析。我們已經(jīng)推導(dǎo)出魚(yú) 類 機(jī)器人 的 運(yùn)動(dòng)方程的兩種方法。我們 使用 勢(shì)流理論的力量 和 水下機(jī)器人,機(jī)械手)尾的方法。然后,我們比較這些成果。其余的文件 被編 織 如下。 第 2節(jié)介紹了 魚(yú)類機(jī)器人( 設(shè)計(jì) 。 第 3節(jié)介紹了魚(yú) 類 機(jī)器人 的 動(dòng)態(tài)模型 。 第 4 節(jié) 包 含 一些結(jié)論性意見(jiàn)。 我們嘗試建立一個(gè)高速,潛水魚(yú)機(jī)器人。為 了 高速,我們模仿金槍魚(yú) 的 弦月形的尾巴。金槍魚(yú)的身體非常 堅(jiān) 硬 和 精簡(jiǎn) 能 適用于高速。 為了潛水 我們使用一對(duì)升力的胸鰭 ,為了 轉(zhuǎn)折點(diǎn) 我們使用 腹鰭。我們嘗試發(fā)展股型魚(yú)類機(jī)器人 , 幾個(gè)部分 作為 動(dòng)力裝置和一個(gè)控制單元。那個(gè)魚(yú) 類 機(jī)器人名叫 5公斤的體重。圖 1和圖 2是一個(gè) 圖片和示意圖 。 它包括一個(gè)尾部裝置,一套電池組,一個(gè) R/一個(gè)胸鰭股。 為了 兩個(gè)鏈接尾部裝置有一個(gè)遙控汽車(chē)和 防 爆裝置 ,這是一個(gè)欠系統(tǒng)電機(jī)。 3300氫。 R/C 組合 是 包含一個(gè) 射頻接收器和 一個(gè) 8051控制器。 為了轉(zhuǎn)折點(diǎn)和上下動(dòng)議胸鰭單位 裝 有 兩 個(gè)舵機(jī)和機(jī) 芯。 魚(yú)類機(jī)器人 的 身體形態(tài)影響大力推進(jìn)性能 和 游泳速度。當(dāng)然 , 在游泳 時(shí) 希望有小的阻力 。然而, 只有 流體力學(xué)因素我們不能決定體形 。 圖 圖片 圖 結(jié)構(gòu) 因?yàn)?,它必須是重力和浮力立?chǎng) 的 平衡中心,每個(gè)機(jī)械部件 的 位置 受限制 。 身體的設(shè)計(jì)點(diǎn) 如下。 身體形態(tài)相匹配的機(jī)械部件 的 位置 , 要求 均衡設(shè)計(jì)總量(位移)和總重量 , 要求 平衡形狀的重心和浮力點(diǎn) , 要求 一些阻力 , 要 有 一些水流量的干擾 圍繞著尾鰭, 一個(gè)簡(jiǎn)單的形狀,便于更好地建設(shè)。 在本節(jié)中,我們將得出 A. 模使用勢(shì)流理論 在第一種方法 中, 我們認(rèn)為, 通過(guò) 尾振蕩 硬和強(qiáng)硬,它 外力 的一種 作為 阻力, 推力 ,等等。我們假設(shè)流體是 非粘性的 ,不可壓縮, 不旋轉(zhuǎn) 和理想流體。根據(jù)這些水動(dòng)力和扭矩 作用于探測(cè)片被確定使用 勢(shì) 流理論 [6] [7] 。為了 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和控制器設(shè)計(jì) , 存在和自由 的 影響和中央渦被忽略 并 被視為干擾。 1)魚(yú)體 的 動(dòng)力學(xué)方程: 剛體的運(yùn)動(dòng)在三維空間可以表示為 [14] : 是慣性矩陣和魚(yú)體 的 科 式 /心矩陣,分別 ,η是 魚(yú) 類 機(jī)器人的慣性框架 , q 是魚(yú) 類 機(jī)器人 的 速度 對(duì)身體固定框架( )和 τ給出了: 表示回復(fù)力和力矩 ,由于重量和浮力, 表示強(qiáng)度和力矩 , 由于不同類型的阻尼, 表示增加質(zhì)量強(qiáng)度 和 力矩, 由于周邊流體 的 慣性 , 表示強(qiáng)度, 由于移位 流體 的 慣性矩陣和 表示 通用外力 被認(rèn) 為強(qiáng)度通過(guò)尾振蕩 。最后的運(yùn)動(dòng)方程給出: 其中 J 是 架 的轉(zhuǎn)換模型 , 注意 慣性框架, 在魚(yú)類 機(jī)器人和液體 之間 是相對(duì)加速度 , 其他 強(qiáng)度和力矩 給出方式: 是迎角。 2 )外力的尾振蕩:考慮一橢圓 位置 在復(fù)平面 與 X∈ R 在方向弦長(zhǎng), 和 Y ∈ 圖像 根據(jù)射 由: α 和ζ c 確定探測(cè)片的形狀。 復(fù)雜 電位 繞流 由: 這里 , ,和 U ( t ) ,V ( t) 是 重新絕對(duì)速度 , 在平行和垂直方向金屬箔的共鳴, 和 Ω( t )是鋁箔 的 角速度。 γc 是 中央旋渦的力量,和 γ(ζk(t)) k = 1 ,… ,強(qiáng)度和 渦 的定位件 。一旦復(fù)勢(shì)已經(jīng)確定,我們可以 導(dǎo)出每強(qiáng)度 單位跨度沿 X 和 和 湯姆遜的方法 [6]。 附加質(zhì)量系數(shù) 目前是: 和 是線性速度 在 面上 , Ω 是角速度,我們 產(chǎn)取 我們不認(rèn)為自由和中央旋渦, γc,γ 于 0 。然后, 強(qiáng)度 和扭矩 每 單位跨度 質(zhì)量通過(guò) 尾振蕩: 然后 其中 p 是水的密度。 建模使用 在 這個(gè)分段 中,我們 將 為 定一個(gè)動(dòng)態(tài)模型使用凱恩動(dòng)力學(xué)方程。我們將選擇 N=8廣義系統(tǒng) 的 速度: 在 慣性框架的 是魚(yú) 類 機(jī)器人 的 線性速度, 在 慣性框架的 標(biāo)系 中 是 魚(yú) 類 機(jī)器人 的 角速度,和 是 連接 腳 的速度 和尾巴 , 圖 3顯示 2個(gè) 魚(yú)類機(jī)器人 的構(gòu)件尺寸配合 使用 9]。 圖 2個(gè)三位坐標(biāo)系使用 方法 1 )運(yùn)動(dòng)學(xué)分析:該運(yùn)動(dòng)的任務(wù)是更聽(tīng)話和有系統(tǒng)的,如果我們利用調(diào)框架。圖 1顯示 的 坐 標(biāo) 已經(jīng)選定為我們的系統(tǒng)。 坐標(biāo)系,給出方式: 表示在右邊 兩個(gè)均勻載體 的 物理坐標(biāo) 疊加, 是齊次變換 從 坐標(biāo)系 P 到 坐標(biāo)系 B,和 是連線 P 的位置 矢量 表示 連線 T 的位置 矢量 關(guān)于 魚(yú)體 的 角速度對(duì) 于 慣性 E 圖像 ,表示在 標(biāo)系 中 : 隨機(jī)編碼 是指在一個(gè)單位載體 , 符號(hào) 指 B 的 角速度 ,在 E 圖像中 表示 的 角速度和尾巴對(duì)慣性框架在 ,給出了: 表示 的 旋轉(zhuǎn)子 , 是 腳 的 角速度 和 是 尾巴 的 角速度 。 性速度 的 慣性表達(dá)了 標(biāo) 系統(tǒng)是由: 一個(gè)腳或尾巴關(guān)于慣性框架 的 性速度 , 表示在 標(biāo)系,給出了: 該角加速度關(guān)于車(chē)輛 的 帶有慣性框架,表示在 腳或尾巴 的 角加速度對(duì)慣性框架表示 在 標(biāo)系 中被 發(fā)現(xiàn)如下: 車(chē)輛 性加速對(duì)慣性框架 , 表示 在 由: 腳或尾巴 的 表示 在 發(fā)現(xiàn)如下: i 表示 腳或尾巴。 2 )慣性力:在 系統(tǒng) 要求 的 慣性力 下 , 在 系統(tǒng) 中 我們制定表達(dá)式的慣性力和每一部分 的 扭矩。身體 , 腳和尾巴 的 慣 性力,給出如下: 表示魚(yú)體, 腳和尾巴 的質(zhì)量。身體, 腳和尾巴 的慣性扭矩 給出如下: 在 標(biāo)系 中 表示 魚(yú)體,腳或尾巴 的中心慣性力 。廣義 慣性力現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),以獲取如下: 3 )重力: 在 系統(tǒng) 中 重力可以被視為 物體的 每一部分 的中心所受到的力 。該 力由于重力作用于魚(yú)體,腳和尾巴 被表示如下 : 是重力矢量在 。廣義力由于重力 被表示如下 : 4 )水動(dòng)力:在水下環(huán)境 下 流體動(dòng)力 導(dǎo)致 剛體 運(yùn)動(dòng) 非常復(fù)雜 和 高度非線性 。該力可能被 開(kāi)發(fā)利用不可壓縮流體使用 程,而且很少導(dǎo)致封閉形式的解決方案。附加質(zhì)量 , 浮力, 阻力的影響,往往視為每一個(gè)力 的疊加 。 附加質(zhì)量力的結(jié)果,流體的相互作用 , 在水下鏈接 的附近 是 加速通過(guò)流體壓力分布。這 力 需要加快周?chē)牧黧w產(chǎn)生一個(gè)有效的慣性 , 可模仿 6 × 6正定附加質(zhì)量慣性矩陣, 的來(lái)說(shuō), 附加質(zhì)量矩陣 的 36個(gè)要素 ,一個(gè) 在 真正的流體 中的 機(jī)構(gòu) 清晰和確定 可 通過(guò) 實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。它已經(jīng)顯示出了et [8] ,可 被推導(dǎo)出 14] , 水下機(jī)構(gòu)的 慣性力和扭矩 導(dǎo)致附加質(zhì)量的現(xiàn)象有以下形式: 和 是斜對(duì)稱矩陣, × 6附加質(zhì)量矩陣 ,在 身體,腳或尾巴中表示 兩個(gè)方程 得 到結(jié)果 我們可以 從 流體的相對(duì)加速度和速度 推導(dǎo)到 下列關(guān)系: 是流體的速度表示在 標(biāo)系中, 在 標(biāo)系中 是流體的加速度。慣性力和力矩的最后形式造成的附加質(zhì)量如下: 在 整個(gè)系統(tǒng) 中 廣義慣性力的增加 ,然后考慮如下: 這是一個(gè)籠統(tǒng)的提法,水動(dòng)力和扭矩 結(jié)合到 動(dòng)態(tài)模型。否 任何假定有必要就附加質(zhì)量矩陣的系數(shù) 進(jìn)行推導(dǎo) 。 浮力 于密度 成正比 , 身體,腳和尾巴和行為通過(guò)身體,腳和尾巴浮力的中心。對(duì)于 均勻?qū)ΨQ形狀,中心的浮力和質(zhì)心是相同的。 對(duì)于 模型,我們認(rèn)為,浮力通過(guò) 身體 ,腳或尾巴的中心機(jī)構(gòu),給出了以下內(nèi)容: 其中, p 是 的 密度, 是液體的體積 , 是重力矢量 在 。廣義力 由于浮力 給出以下內(nèi)容 : 該 類似浮力 于 流體流離失所成正比,但結(jié)果 加速流體本身。該 力 由于 通過(guò)中心浮力給出了: 廣義力由于 出 以下內(nèi)容: 是 身體, 腳或尾 的 參考 面積, 是矩形的寬度, 是微元 的 長(zhǎng)度。 是的阻力系數(shù), 和 和 是 機(jī)構(gòu) 的 相對(duì)速度。那個(gè)阻 力 系數(shù) 是部分幾何形狀 的 一個(gè)功能和流體氣流角。它可以代表: 是形狀參數(shù),和 之間的夾角是流體 的 相對(duì)速度和部分縱軸。廣義力由于阻力和扭矩 得出如下 : 5)動(dòng)態(tài)模型:廣義慣性力和 廣義力通過(guò) 魚(yú) 的 身體,腳,和尾部 , 運(yùn)動(dòng)方程被發(fā)現(xiàn)取得下列動(dòng)態(tài)模型: 后,我們提出以下形式: 是 聯(lián)合可變矢量 , 是 慣性任期 的 矩陣 , 是矩陣任期和 是 重力效應(yīng) 的 矢量 四 五 機(jī)器人 維動(dòng)態(tài)方程與腳和尾巴已經(jīng)開(kāi)發(fā)利用潛力流理論與在第一種方法 中 ,我們使用剛體 的 非線性動(dòng)力學(xué)方程 通過(guò) 尾振蕩獲得勢(shì)流法。我們認(rèn)為,魚(yú)體有許多其他 力 , 例如 升降機(jī),浮力,重力和尾巴振蕩 的外力。外 力 得到了勢(shì)流理論。這些方程有一些缺點(diǎn)。由于限制控制投入,我們必須確保約束。凱恩提供 了 的辦法,把外力進(jìn)入模式。 在這個(gè)模型中外部動(dòng)力包括 :浮力,阻尼,附加質(zhì)量, 其他外部力量包括重力和每一部分 的 力矩。這可能有利于在未來(lái)的應(yīng)用進(jìn)行腳和尾巴協(xié)調(diào)控制,以便魚(yú)的身體達(dá)到規(guī)定的 樣 式。 圖 標(biāo)位置圖利用勢(shì)流理論 和 方法 圖 4顯示 的 結(jié)果使用兩個(gè)方法在兩個(gè) 尺寸 。紅線是流動(dòng)法 的結(jié)果, 藍(lán)線是凱恩的方法 的結(jié)果 。我們可以看到幾乎類似的路線。我們可以考慮魚(yú) 類 機(jī)器人 的 體 的 了使用尾巴的 力矩作 為推進(jìn) 力矩 。 、 在未來(lái),我們 通過(guò)實(shí)驗(yàn)嘗試比較這些仿真動(dòng)力學(xué)方程 的 結(jié)果和 擴(kuò)充 三維仿真。 參考文獻(xiàn) [1]“of h e 935. [2] “ , 978. [3] “An 995. [4] “by an of 11996. [5] in 1999. [6] “ 5th 1968. [7] “A [8] “ 992, 299[9] “A of a s 3, 1990, 267[10] “on n. 428 2000. [11] “of a In 1999 2351999. [12] “ 37999. [13]?in , 1999. [14] “ 1994. [15] “ of 001. [16] “ [17] .“of of 127 1998. 4892- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
5 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁(yè)顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開(kāi)word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國(guó)旗、國(guó)徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 機(jī)械 專業(yè) 外文 文獻(xiàn) 翻譯 魚(yú)類 機(jī)器人 設(shè)計(jì) 動(dòng)態(tài) 分析 中文版
鏈接地址:http://m.appdesigncorp.com/p-16976.html