蓝海星智库:高游速仿生机器鱼

受美国国防部多学科大学研究计划资助 , 弗吉尼亚大学与哈佛大学合作 , 研制出仿黄鳍金枪鱼和大西洋鲭鱼的机器鱼 , 并研究了其高频摆尾下的速度和力量 。
蓝海星智库:高游速仿生机器鱼
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图1机器鱼设计图
鱼类的摆尾频率为0.1~20Hz , 游速超过20体长/s 。 然而 , 大多数仿生机器鱼的摆尾频率为0.25~3Hz , 游速仅0.25~1.5体长/s 。 即使提高机器鱼的摆尾频率 , 游速通常也小于1体长/s , 且功耗较高 。 为了研究高摆尾频率下机器鱼的动力学特性 , 研究人员研制出仿黄鳍金枪鱼和大西洋鲭鱼的机器鱼 。 该机器鱼质量为0.306kg , 长255.3mm , 宽49.2mm , 高67.8mm , 与幼年金枪鱼和成年鲭鱼体型相仿 , 主要由头部组件、中央执行区和尾鳍组件构成 。 研究人员通过去掉除尾巴外的所有鳍 , 以重点分析机器鱼身体和尾部对运动性能的影响 。 研究发现:机器鱼最大摆尾频率达到15Hz , 游速为4体长/s;在宽摆尾频率范围内 , 机器鱼鱼身的线运动学特征与头节鱼类似 , 但尾鳍的运动特征不同 , 这是由于机器鱼使用的是刚性尾鳍;随摆尾频率增加 , 运输成本(能耗/游速)与鱼身长度呈U形关系 。 当电池组能量为10Wh , 机器鱼游速为0.4m/s时 , 可续航9.1km;游速为1.0m/s时 , 则可续航4.2km 。
【蓝海星智库:高游速仿生机器鱼】这种机器鱼可用于国防、海洋资源勘探、基础设施检测等 。