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近些年来,深海资源的开发与利用为水下机器人研究提供了广泛的背景与需求。为克服传统水下机器人存在的缺陷,寻找更优良的推进和操纵系统,仿生技术日益得到人们的重视并已成为水下机器人的重要研究方向之一。 鱼类游动具有高速、高效、高机动性和低噪声等特点,将鱼类推进和操纵系统用于水下机器人,替代传统的桨—舵系统,具有十分重要的意义。本论文的目的就是通过研究鱼类游动的机理,设计一种能够模仿鱼类推进和操纵方式的仿生水下机器人。 论文首先对仿生水下机器人技术的发展概况以及研究内容进行了介绍,分析了其发展前景,接着以哈尔滨工程大学水下机器人技术实验室研制的仿生水下机器人“仿生-Ⅰ”号为对象,详细介绍了其整个研制过程及研究的重点内容,包括:首先,介绍了“仿生-Ⅰ”号的系统设计及水槽、水池和海上试验研究;其次,研究了“仿生-Ⅰ”号的水动力性能,论文中采用面元法计算和分析了刚性和柔性仿金枪鱼月牙形尾鳍的水动力性能,考虑了多个参数对尾鳍性能的影响,并用Hess—Smith方法计算了“仿生-Ⅰ”号的附加质量;接着,在前述计算和试验的基础上,建立了“仿生-Ⅰ”号空间六自由度运动仿真模型,并通过仿真试验和水池试验结果的对比说明该模型的合理性;最后,通过分析“仿生-Ⅰ”号的运动能力,提出了“仿生-Ⅰ”号的运动控制方法,并通过仿真试验加以验证。 本论文的研究和试验表明,将鱼类的推进和操纵方式应用于水下机器人上,是切实可行的。但鱼类的推进和操纵方式有自己的独特之处,需要进一步更深入的研究。