多关节鱼形机器人的设计(附CAD,UG运动仿真三维)(含任务书,开题报告,外文翻译,毕业论文说明书13500字,进度检查表,CAD图纸7张)
摘 要
根据水下鱼形机器人的设计方案进行仿真，分析运动规律及校核机构。利用UG中三维建模、运动仿真及设计仿真等模块，对已经设计好的机器鱼进行系统仿真，并比较输出数值和计算数值的关系，从而完善设计过程。主要对机器鱼的四个部分进行分析，分别是驱动机构、沉浮机构、转向机构、充电机构。其中，驱动机构由尾部摆动机构实现，鱼身后半部和鱼尾的两节做有相位差的摆动，通过摆动来击打水从而推动鱼身前进。沉浮功能由鱼身前半部分的侧鳍通过转动一定角度来实现的。转向功能，由鱼身前半部分的鳍通过转动一定的角度来实现的，鳍与鱼身竖直方向的夹角的改变使其受到水的推动力的向左或者向右的分力，从而使鱼身可以绕其重心进行旋转。外形设计是根据金枪鱼的外形进行多次拟合而归纳而成的。最终对整个机器鱼进行配重，使重力中心和浮力中心在一条直线上，保证机器鱼能在水中平稳正常运动，同时控制模块中植入远程通信功能。
关键词：水下鱼形机器人；运动仿真；远程通信
ABSTRACT
According to the underwater fish-shaped robot to simulate the design, analysis and verification body movement. UG in the use of three-dimensional modeling, motion simulation and design of simulation modules, the fish have been designed machine system simulation, and compare the output value and the numerical calculation, in order to improve the design process. The main fish-machine analysis of four parts, namely the drive mechanism, ups and downs mechanism, steering, charging mechanism. Among them, the drive mechanism from the rear swing institutions, fish and fish tail behind the first half there are two of the swing phase, through the swing to hit the water in order to promote the fish forward. Rise and Fall of the functional from the first half of the fish lateral fins rotate through a certain angle to achieve. Shift function, by the fish through the latter part of the pelvic rotation to achieve a certain point of view, the ventral fin fish vertical with the angle between the direction of change to be the driving force of water to the left or the right of the play, so that fish can rotate around its center of gravity. Design is based on the shape of tuna and summarized a number of fitting together. Eventually the whole fish weight machines, so that center of gravity and buoyancy in a straight line, the fish can assure a smooth and normal movement in the water. Control to transplant long range correspondence in the mold piece function in the meantime.
Keywords: Fish-shaped underwater robot; motion simulation; communication
本课题研究内容
1.鱼的外形设计，本设计是以金枪鱼为模型，要尽量达到其仿真效果
2.鱼体内部各部分的位置安排，保证机器鱼在水里能平稳游动
3.控制部分的设计，达到每秒钟鱼尾摆动 4次的频率
4.计算部分，包括浮力中心和重力中心的计算，推进力和阻力的计算，各个翻转力矩的计算。
仿生机器鱼的研究是仿生学研究的一个部分，其最终目的是要将鱼类的一些优点移植到仿生机器鱼平台上，从而设计出能在军事及民用领域实际应用的机器鱼。但由于生物系统的复杂性及流体的不确定性，仿生鱼只能做到近视仿生。本课题主要做了如下工作：
1） UG曲面造型设计鱼的外形，要尽量达到其仿真效果。
2） 鱼体内部各部分的位置安排以及四个主要的结构设计，保证机器鱼在水里能平衡游动。
3）UG运动仿真，仿真机器鱼的运动效果，并与预期值相比较。
4）UG动力学分析。
目 录
摘 要 III
ABSTRACT IV
第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 水下鱼形机器人技术的基本概念 1
1.2.1 鱼类游动方式的分类 1
1.2.2 仿鱼鳍机器鱼的特点 2
1.3 仿生机器鱼研究概况 2
1.4 目前研究热点及未来发展方向 5
1.5 本课题研究内容 5
第2章 UG中运动仿真和有限元分析模块功能介绍 7
2.1 运动仿真介绍 7
2.1.1 运动仿真模块 7
2.1.2 运动仿真模块能执行何种类型分析 7
2.1.3 如何创建运动仿真 7
2.1.4 运动仿真的机构运动方式 8
第3章 水下鱼形机器人机构确定 9
3.1 沉浮机构的确定 9
3.2 转向机构的确定 13
3.3 舵机选择 13
3.4 整体结构位置设计及外形确定 14
3.4.1 整体结构尺寸确定 14
3.4.2 外形结构尺寸确定 15
第4章 基于UG的鱼形机器人的运动仿真 16
4.1沉浮机构运动仿真 17
4.1.1 计算 17
4.1.2 三维建模 17
4.13 最终结果分析 18
4.2 转向机构的运动仿真 20
4.2.1 计算 20
4.2.2 三维模型 20
4.2.3 最终结果分析 20
第5章 鱼形机器人远程通信 23
5.1 通信模块的选用 23
5.2 具体实现 23
5.2.1系统总体设计 23
5.2.2 模块设计 23
5.2.3软件设计 24
第6章 基于UG的鱼形机器人动力学分析 26
6.1 机器鱼浮力中心和重力中心的估算 26
6.2 基于UG的机器鱼浮力中心和重力中心计算 28
6.2.1 浮力计算 28
6.2.2 重力计算 28
第7章 结论与展望 30
7.1 结论 30
7.2 不足之处及未来展望 30
参考文献 31
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