本项创新技术涉及水下仿生机器人领域,介绍了一种新型可折叠鳍仿生蝠鲼机器人及其智能控制方法。该机器人主体框架两侧配备有可折叠鳍,上方覆盖柔性蒙皮。可折叠鳍由扑动、折叠和驱动三大机构组成,其中扑动机构负责实现鳍的上下振荡,折叠机构沿扑动机构展向设计为可伸缩结构,柔性蒙皮连接于折叠机构。驱动机构安装于主体框架,与折叠机构相连,负责驱动折叠机构伸缩,实现鳍的展长变化。该设计增强了仿生蝠鲼机器人的胸鳍功能,提升了其运动的灵活性和敏捷性。
背景技术
生物蝠鲼具有圆盘样身体及对称的三角形翼状胸鳍,具有较好的运动稳定性、较低的环境扰动、较好的三维机动性、较高的运动效率。研究表明,蝠鲼宽大扁平的翼状胸鳍是其高效率、高机动性游动的关键。仿生机器蝠鲼是基于生物蝠鲼原型,模仿胸鳍的运动特性,使用机械驱动机构与柔性材料制作的一种仿生机器。
现有仿生蝠鲼机器人的胸鳍在结构上设计简单,通常仅用作支撑和驱动蒙皮往复振荡,为了提升仿生蝠鲼机器人的运动灵活性和敏捷性,传统的胸鳍结构需要沿弦向布置多个驱动鳍,增加蒙皮的可控自由度,同时搭配复杂的控制算法实时调整每个驱动鳍的扑动幅度、扑动频率、扑动相位差、扑动偏移等变量,调整蒙皮捕获的水动力大小和方向,使得机器人系统具有较高的复杂度也降低了系统运行的稳定性。
现有仿生蝠鲼机器人存在胸鳍结构设计简单,功能单一,限制了仿生蝠鲼机器人运动灵活性和敏捷性的问题。
实现思路