排灌机械工程学报

作者：徐晟最, 王伟, 王国顺, 赵文胜

单位：武汉大学动力与机械学院, 湖北 武汉 430072

关键词：仿生鳍式水下机器人,轨迹优化,水动力学模型,推进效率,实时控制

为了解决目前仿生鳍式水下机器人普遍存在的推进效率低下、移动速度低的问题,同时考虑到除了仿生鳍的材质、形状外,鳍的振荡轨迹、幅值和周期也是影响机器人推进效率、移动速度的重要因素,由此对仿生鳍摆动轨迹展开研究,通过采取轨迹优化方法来提高机器人水下推进效率.首先对仿生鳍的水中振荡过程进行受力分析,建立鳍的水动力学模型.其次,采用轨迹优化的方法对仿生鳍在水中运动时的轨迹进行优化,优化幅值和周期,并分析优化前和优化后的轨迹差异.随后,利用基于增大系数与振荡幅值的非线性逆模型简化轨迹优化方法,缩短轨迹优化需要的时间,使得优化轨迹可以应用于机器人的实时控制中.最后仿真和试验结果表明,结合简化水动力学的轨迹优化方法能够提高仿生鳍式水下机器人的推进效率和移动速度.

来源：2024年第12期

《排灌机械工程学报》期刊编辑部

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