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仿生机器鱼国内外研究现状和发展趋势(2)

时间:2022-11-20 19:00来源:毕业论文
目前,国内进行与机器鱼相关研究的研究机构相对较少,又因为起步较晚和相关技术的欠缺等方面的影响,使国内在机器鱼的各项研究上与国外存在相当大

目前,国内进行与机器鱼相关研究的研究机构相对较少,又因为起步较晚和相关技术的欠缺等方面的影响,使国内在机器鱼的各项研究上与国外存在相当大的差距。整体来说,国内在机器鱼的研究上依旧处于起步阶段,呈现出了以下几个特点:

(1)注重于对水动力学的分析,而没有能够与鱼类推进很好的结合到一起;

(2)机器鱼结构过于简单、综合性能低、外形简陋;

(3)受传感技术、控制技术和仿鱼推进技术融合的技术限制,国内机器鱼的智能程度相对较低;

(4)对于机器鱼的控制研究较少,多机器鱼的协调控制在国内依然处于空白阶段。

4 机器鱼研究的技术难点

水下仿生机器人涉及到了多个学科,主要包括仿生学、流体动力学、机械设计及制造学、材料学、自动控制学、图形学等。而对于机器鱼的研究既有传统水下机器人的难点,还存在其本身存在的研究难点。

结构设计问题

机器鱼设计的基础便是合理的结构设计。鱼类经过上百万年的不断进化,它的结构特征已经非常的合理,但是想要用机械来完全的仿制生物体是几乎不可能完成的。我们只有通过对生物机体结构和运动特征进行充分的分析,并从中提取精髓进行简化,这样才能通过使用简单的平面关节结构来实现复杂的机器鱼机构。

控制优化问题

随着机器鱼自由度的不断增多,结构也就更加复杂,对于机器鱼的控制也就变得越加困难。一个复杂的系统不能仅仅依靠子系统的堆积,我们必须要通过更加高效优化的控制算法才能达到理想中的控制效果。

信息融合问题

机器鱼在水下进行工作时,为了便于人们根据机器鱼的位置及周围环境进行控制,需要在机器鱼上装备各种传感器。这就需要将来自各个位置及各个种类的传感器的信息进行融合,消除多个传感器之间可能产生的相互影响,从而提高机器鱼控制系统的性能,更快速且准确地做出决策。       

材料和能源问题

由于机器鱼的工作环境通常都比较恶劣,且水下压力随水深增长非常快。因此机器鱼的材料要求非常的高,它需要强度高,材质轻,耐腐蚀性能强。而为了增加机器鱼在水下的工作时间及工作范围,机器鱼所使用的能源也是一个关键问题。目前使用较多的是银锌电池和铅酸电池,而今后高密度电池的广泛使用就会大大缓解机器鱼的能源问题。

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