参 考 文 献 34

附    录 41

第一章 绪论

1。1  仿生机器鱼的概述 

由于陆地资源趋于枯竭，所以海洋无限资源的开发已经变得尤其重要和不可或缺了，而水下机器鱼在海洋研究、海洋资源探索和海洋军事等方面的有着独特的优势。所以越来越多的学者关注并致力于仿生机器鱼的发展。而且科技的光速发展促进水下机器鱼等相关技术发展迅速。到现在仿生机器鱼已经在水面环境监测，水下生物观察，海洋资源探索，军事探测等领域有着重大发展。

以海洋资源探索为例，目前国际上主要采用水下机器鱼是依赖螺旋桨助推器，但是这类的水下机器鱼质量大，体积大，反应速度慢，损坏率高，成为水下机器鱼的难以克服的发展瓶颈。所以学者们根据鱼的运动动作，研究仿生机器鱼，以克服此类问题。

鱼类生物经过漫长的自然进化，他们在水中的动作已经接近完美。这些动作可以帮助他们在阻力和变化较大的环境下实现动作的快速转变，还能实现高效低耗的持久运动。所以学者们对鱼类在水下的完美动作进行持之以恒的研究和探索，希望能研究出能用于大范围，复杂环境的长期的海洋资源探索技术。这就是仿生机器鱼技术。这些年国家对于仿生机器鱼的投资力度不断加大，对仿生机器鱼的研究规模也不断加大。仿生机器鱼主要是解决了目前水下机器人推进效率低，激动性能差等缺点。鱼类依靠身体和鳍的协调运动，其推进效率可以达到80，这为什么学者希望通过研究仿生机器鱼技术来解决现有的以螺旋桨为推进的水下机器所遇到的低效高耗问题。

随着学者们对鱼类游动机理的逐步认识和控制、传感、技术、材料等相关技术的不断发展和创新。仿生机器鱼技术日新月异，应用的范围也越来越广。

1。2  仿生机器鱼的分类和组成

仿生是机器人在结构和功能上的基础目标，所以，研究机器鱼的目的在于高效，高速和高机动性这些与机器鱼附件流体相互作用的涡控机制。因而仿生机器鱼是一种参照鱼类运动方式，利用高科技电子元器件和传感器的水下运动装置。

鱼类的推进方式分为周期性推动和瞬时性推动两种。其中周期性推动主要用于持久性的运动。而瞬时性推动主要应用于需要快速反应的突发情况。分析这两种推进方式，本次项目发现这两种方式都需要鱼类身体的部位的协调配合。所以本次项目发现已出现的得水下机器人主要分为无揽和有揽两种。根据资料，机器鱼一般由执行机构、控制系统等组成。

1。3  国外仿生机器鱼研究现状

1。4 国内水下仿生机器鱼的研究史

1。5 本次设计的任务与主要内容

(1)通过搜集国内外关于仿生机器鱼的资料，了解仿生机器鱼的基本原理及相关程序系统设计，了解目前国内外有关仿生机器鱼的技术发展，；

(2) 结合生物界鱼类的游动特点，针对仿生机器鱼结构的五个舵机进行算法程序设计，对计算机程序和相关运动控制进行计算;

(3) 进行两部分程序调试，并结合仿生机器鱼的机械结构来改进程序;

(4) 对完成的程序进行分析和评估，找出其中已存在的问题，进行相关改进和优化。

 第二章  仿生机器鱼运动系统硬件设计

2。1  仿生机器鱼的驱动装置控制系统设计

2。1。1  本次项目选用的驱动装置——Futaba S3003

图2。1 舵机的外形图

驱动装置选用Futaba S3003型号的伺服马达。其主要技术参数如下：