仿生机器鱼的水下探测和避障控制

文章提出了一种集成多红外测距传感器、GPS定位器、CMOS摄像头的仿生机器鱼,建立了仿生机器鱼传感器网络,设计了机器鱼的机构组成和技术参数,制定了一种仿生机器鱼游动规则库和控制方法,定义了10种机器鱼基本运动形式和几种转弯模式,使其在设定的游动规则中自主游动,主动避障,探测水下情况,实验验证了其有效性。     

两栖仿生机器鱼Ⅰ的建模及推进机构设计

仿生机器鱼技术为研发高效、高机动性和低噪声的水下运载器提供了一种方法.受两栖动物启发,完成了一种多模态仿生两栖机器鱼I的设计,并成功试制了样机.该两栖机器鱼能巧妙地利用转体机构实现仿鱼和仿海豚游动的结合,实现了二种运动模态的自由切换,其鳍肢/轮桨机构的引入不仅能使机器鱼在地面爬行或仿轮式运动,而且提高了水中运动的机动性.     

基于强化学习的仿生机器鱼节能研究

利用仿生机器鱼平台, 模拟鱼类集群游动过程, 通过实验方法探究机器鱼集群游动时的能量节省问题。具体地, 将两条机器鱼按照一定的前后距离和左右距离固定在低湍流水洞中, 并正对来流方向; 控制前方(领航)机器鱼游动姿态的变化, 使得后方(跟随)机器鱼处在变化的流场环境中。基于强化学习理论, 建立跟随机器鱼在该流场环境下游动所消耗的能量值与其游动姿态之间的映射关系; 利用该映射关系, 获得跟随机器鱼能量消耗最小值对应的游动姿态信息, 并将该信息反馈至机器鱼运动控制器中, 调整机器鱼游动姿态,达到节省机器鱼能量的目标。     

以尾作“头”的奇鱼

在澳大利亚的托雷斯海峡水域,生活着一种游动时尾巴在前面的奇鱼。这种鱼的尾巴上长着像眼睛一样的圆点,加上它在行进时尾巴向前,以倒退的姿势游动,人们很容易将它的尾巴当成了头部。     

水质调查机器鱼

这条机器鱼的腹部安装着各种传感器，用来测量水温、水体的酸碱度及含氧程度等。它能像鱼一样在河流中游动，同时开展城市河流的水质调查和净化研究工作。     

基于IPMC驱动器的小型遥控机器鱼的研制

IPMC智能材料具有驱动电压低、响应形变高的特性.利用这种智能材料为驱动器,设计了一种小型遥控机器鱼.该机器鱼可以由红外电视遥控器遥控,通过改变加在IPMC材料上的驱动电压的幅值和频率来控制机器鱼的游动方向和游动速度.在实验过程中,分别比较了在正弦波激励和方波激励下机器鱼的游动速度的差异,同时验证了驱动信号的幅值与频率对机器鱼游动速度的影响.通过实验有效地证明了IPMC材料作为驱动器的可行性.     

浅海霸王螳螂虾

举锤能打裂一厘米厚的防弹玻璃,挥剑能在千分之三秒内抓住一条游动的鱼,是谁在浅海称王称霸?哇,是它,大名鼎鼎的螳螂虾!     

四眼鱼

巴西的马拉若岛沿岸水域中,有一种奇特的鱼,长约15厘米,躯体呈半透明状,长着一对独特的水泡似的大眼睛。这种鱼每只眼上有两个瞳孔,所以被称为“四眼鱼”。一般的鱼类只能在水中看东西,四眼鱼则水上水下都能视物。它平时爱在水的表层游动,眼睛一半露出水面,一半在水中。它用露出水面的     

给“食人鱼”平反

在南美洲的亚马孙河流水域中,生活着一种"水虎鱼",长期以来,人们对这种鱼存在着一种极端的偏见,总是用"凶猛、残暴"来形容它的性情。因为,曾有不计其数的人,在它尖牙利齿的啃噬下,几分钟就成了一堆白森森的骨头,人们一提起它就谈"鱼"色变。它在人类眼里成了一种可怕的怪物,这种体形并不大的"水虎鱼",就有了另外一个熟悉的俗名:食人鱼。     

基于锦鲤BCF摆动推进特性分析

以锦鲤为仿生对象,研究躯干和尾鳍的摆动推进特性。根据鱼体形态特征建立仿生鱼几何模型,并根据鱼体躯干和尾鳍的摆动姿态,分别建立不同的运动学模型,进而采用动网格技术并编写控制鱼体的UDF程序,对仿生鱼在被两种控制方程的驱动下的运动状态进行数值模拟,研究不同的运动频率、摆动幅度、来流速度对仿生鱼游动速度、加速度、位移及其压力分布的影响,揭示两种控制方程下仿生鱼摆动的推进性能特性。结果表明：在两种控制方程的驱动下,无论运动频率怎样变化,仿生鱼达到稳定状态时间相同,相同周期内游动距离相近;当摆动幅度为30°时,仿生鱼达到稳态时间最短,且波动相对较小,是最佳幅度;来流速度低于0.1时,可以在流场中稳定游动。且该模型在稳定游动状态下,高压低压分布在尾鳍两端,推动鱼体前进,与实际相符合。     

仿生机器鱼靠壁游动的壁面效应特性研究

为实现仿生机器鱼靠壁游动的工程实际需求,研究了机器鱼靠壁游动过程的壁面效应特性.首先建立了机器鱼运动学模型,然后采用计算流体动力学方法对机器鱼靠壁游动过程的水动力学和流场分布进行了数值仿真计算,最后对机器鱼在不同靠壁距离下的水动力参数进行了实验测试分析.结果表明:固体壁面会对机器鱼靠壁游动过程的水动力参数产生影响,靠壁距离越小,产生的偏航力矩和侧向力越大,从而导致机器鱼形成远离壁面的偏航游动.     

给“食人鱼”平反

在南美洲的亚马孙河流水域中,生活着一种"水虎鱼",长期以来,人们对这种鱼存在着一种极端的偏见,总是用"凶猛、残暴"来形容它的性情。因为,曾有不计其数的人,在它尖牙利齿的啃噬下,几分钟就成了一堆白森森的骨头,人们一提起它就谈"鱼"色变。它在人类眼里成了一种可怕的怪物,这种体形并不大的     

名不符实话鲍鱼

鲍鱼,名鱼不是鱼,是一种单壳贝类,是珍珠贝和宝贝的近亲.其肉味道鲜美,是很名贵的海产食品.我国有一种鲍鱼贝壳边缘有一排九个等距离的呼吸孔,因此人称"九孔螺",别名"蝮鱼".它的贝壳叫"石决明"和"千里光".鲍鱼的拉丁文学名按字义翻译成"海耳",英国人称它为"耳贝".这两个名字都是按照它的贝壳的形状而命名的.鲍鱼贝壳表面呈深绿褐色、粗糙,常附生红藻、苔鲜虫和石灰虫等.贝壳内面具有珍珠的彩色光泽,青、绿、红、蓝交织相映甚为美观.它的头     

毛里塔尼亚的鱼

毛里塔尼亚西濒烟波浩渺的大西洋。到过那里的人对鱼群之多,都有很深的印象。站在首都努瓦克肖特友谊港码头上,在波涛滚滚的海水中可以看见密集的鱼群在游动,不时还有鱼儿跃出水面,发出“叭叭”的响声。如果仔细观察,会发现一种有趣的现象:鱼群是分层游动的,最上层是小鱼,中间是中不溜的,越往下鱼越大。这里的鱼不但密度大,而且种类多,其中以加级鱼、带鱼、巴鱼、鲈鱼、墨斗鱼较为常见。有些鱼连当地人也叫不上名字,只得给它们取个“外号”。比如一种嘴边长须的鱼,人们就叫它“胡子鱼”。从秋天到次年春天带鱼最多,其它季节又以     

仿生鱼自主游动的水动力学模拟及其影响因素分析

文中针对金枪鱼的结构和自主游动行为建立了鱼体的简化模型和鱼体摆动的计算模型,采用CFD软件并结合动网格技术开发了控制鱼体摆动的UDF程序,对鱼类自主游动行为进行了仿真模拟,研究了鱼类自主游动的机理、水流速度以及粘性对鱼游动行为的影响。通过模拟计算发现,水流速度对于鱼的游动有比较大的影响,而粘性对鱼的自主游动影响不是特别明显。研究结果可为仿生水下推进器的概念设计和性能优化提供重要的参考。     

仿生机器鱼巡游性能分析与实验

以鱼体运动行波方程为动力学基础,参照鱼体尾部运动函数方程设计了"BLRF--I"系列仿鲹科机器鱼.在该系列机器鱼中,采用模块化设计结构,可以方便地更改尾部驱动舵机的数量,形成仅有驱动舵机数量不同、其他机制完全相同的单关节、两关节和三关节仿生机器鱼.对"BLRF--I"系列机器鱼的巡游速度与最小转弯半径进行实验分析.结果表明,"BLRF--I"系列机器鱼尾部驱动舵机数量的增加可以有效地提高巡游速度,最小转弯半径在舵机数量为2时达到最小.进而论证了仿生机器鱼关节数目对机器鱼游动性能的影响,并提出了仿生机器鱼关节数目和巡游速度的关系方程.     

会吸橡皮屑的橡皮器

平时我们写错了字,就会用到橡皮,可是错字擦掉后,作业本和桌上常会留下很多橡皮屑。所以,我想发明一种新型的橡皮器,它不但能擦去各种笔写的字,而且橡皮器里还装有纽扣式电动机。当用橡皮器擦字的时候,它与纸摩擦产生的能量会带动纽扣式电动机,电动机产生的吸力可以把橡皮屑吸进橡皮器顶部的盖子里。如果盖子里的橡皮屑满了,把盖子打开,将橡皮屑倒出即可。     

鱼游尾迹中射流分布特征的数值模拟研究

本文采用一种通过控制仿生鱼摆频来达到自主推进状态的数值模拟方法,研究了不同雷诺数下二维仿生鱼自主游动时尾迹中射流的分布特征,并通过模拟两条鱼串列和交错排列时的自主游动,分析了上游鱼的尾迹对下游鱼的影响．结果表明：仿生鱼尾迹中射流的强度随着雷诺数的增大而减小,射流的空间影响域随雷诺数增大而增大;鱼游尾迹中的射流虽然可以导致下游鱼的阻力增加,但能耗却会降低,这与前人的假想恰好相反;而且随着两条鱼间距离的增大,尾迹中的射流会逐渐减弱为低速区,从而导致下游鱼的阻力小于单条鱼游动时的阻力,节能效果更加显著．本文的研究结果将有利于深入理解鱼群中的节能机制以及鱼群的最优排列方式．     

基于双目视觉的鱼类游动三维轨迹跟踪

针对鱼类游动三维跟踪问题,提出了一种通过双目视觉对鱼类进行游动空间定位与连续跟踪的方法.在对双目摄像机立体标定及畸变矫正的基础上,通过混合高斯背景建模对游动的鱼进行目标识别、轮廓提取,计算得到鱼在两个摄像机坐标系中的形心,再通过三角测量法将两个摄像机坐标系下对应时刻的形心进行融合,获得该时刻鱼在三维空间的形心坐标,连续测量鱼的动态三维形心坐标序列,即可得到以三维形心度量的鱼的游动轨迹.并通过试验验证了方法的有效性,可为研究鱼类游动行为提供参考.     

在光梯度条件下兰圆鲹、鲐鱼的行为反应

1.在水平光梯度内兰圆鲹(幼鱼、成鱼)自10~(-1)—10~3lux的照度区内都表现出趋光性,但随光强的增加未出现趋光性加强的趋势。 2.在因垂直照明而形成的明暗对比显著而非均匀性的光梯度内,兰圆鲹在弱照度区游动时间长,在强照度区游动时间短,其游动时间的比例为1:4。 3.兰圆鲹幼鱼的趋光性比成鱼强。 4.在水温为24.5—27℃时,鲐鱼(幼鱼)的适宜照度区为0.01—71ux范围内。 5.无论个体或群体实验,鲐鱼对光反应结果一致,而且群体反应更稳定。 6.对于五种海水鱼趋光性之比较看,兰圆鲹(幼鱼、成鱼)和鲐鱼(幼鱼)都属于对光有正反应,但不属于趋最强光的一种类型,其中兰圆鲹(幼鱼、成鱼)之趋光性比始鱼(幼鱼)强。