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工学硕士学位论文 机器鱼柔性脊骨的仿真和实验研究 柴志坤 哈尔滨工业大学 2008 年 6 月 国内图书分类号：TP242.6 国际图书分类号：621 工学硕士学位论文 机器鱼柔性脊骨的仿真和实验研究 碩 士 研 究 生：柴志坤 导 师：陈维山 教授 申 请 学 位：工学硕士 学 科 、 专 业：机械电子工程 所 在 单 位：机电工程学院 答 辩 日 期：2008 年 6 月 勘探和海洋救生等许多场合所以，具有快速、高效巡航游动以及高机动性 鲹科鱼类引起了国内外学术界的广泛关注本课题依托国家自然基金项目 “仿鱼鳍水下推进器的理论与实验研究”，对鲹科推进模式鱼类的仿生机器 鱼进行运动学模型的建立和新型柔性脊骨结构的设计分析 夲文进行了鲹科鱼运动学的理论研究和柔性脊骨的优化设计。以鲹科推 进模式鱼类为研究对象将鲤鱼作为鲹科鱼的代表，取其游动图像進行处理 和分析建立机器鱼一维稳态直线游动的运动学模型。并借助 Matlab 软件 对该运动模型进行仿真分析和验证以机器鱼一维稳态直线游動的运动学模 型为基础，采用参数优化设计方法对鲹科推进模式机器鱼的柔性脊骨结构 进行优化设计。根据参数优化设计得出柔性脊骨比刚性脊骨能够更好复现 运动学模型曲线的优越性。 在理论分析和优化设计的基础上对柔性脊骨进行了仿真分析和实验研 究。运用 ANSYS 有限元分析软件依据六关节柔性脊骨的优化设计尺寸， 建立有限元模型并分析其摆动姿态和力学性能。通过变形姿态分析验证 了柔性脊骨有限元模型能够正确的复现运动学模型。通过静力分析改进了 柔性脊骨的厚度尺寸序列。通过瞬态动力