【正文】 齒輪減速后 帶動(dòng)曲柄 a 轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而 搖桿 c（即 尾鰭 ）實(shí)現(xiàn) 兩個(gè)極限位置 1 與 2 之間的往復(fù)擺動(dòng)。 表 新功能材料驅(qū)動(dòng)方式 比較 驅(qū)動(dòng)方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 形狀記憶合金 驅(qū)動(dòng)力 /重量比大、 變形量 大、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、驅(qū)動(dòng)電壓 低 重復(fù) 多次記憶效應(yīng)會(huì)退化、對(duì)該材料的研究尚屬初步、材料難獲取、價(jià)格 貴 壓電陶瓷 變形精度、響應(yīng)極 快 形變?cè)龃?，輸?力矩 變小、對(duì)外界干擾 力 敏感、 變 形 量 小于千分之一、 驅(qū)動(dòng)電壓 超過 100V 人造肌肉 能耗低、無噪聲、 變 形 量大 輸出力矩小、 頻率低 顯然， 在機(jī)器魚系統(tǒng)中，交流電源難以獲取 ， 只能選擇直流電機(jī)。尾鰭 提供 主要 動(dòng)力，所以 它的驅(qū)動(dòng)器的選型為本節(jié)的重點(diǎn) 。 在本章 開篇 ，首先對(duì)魚類的推進(jìn)機(jī)理做簡(jiǎn)要分析 。北航機(jī)器人研究所研究機(jī)器魚 已有十年以上的歷史，尚無制作小型機(jī)器魚的實(shí)踐。 紅 外 傳 感 器胸 鰭I P M C電 路 板電 池P V C 薄 片P V C 薄 片尾 鰭 圖 哈工程機(jī)器魚結(jié)構(gòu)示意圖 P V C 薄 片 尾 鰭胸 鰭（ 兩 側(cè) ）I P M C 驅(qū) 動(dòng) 器紅 外 避 障傳 感 器仿 鯽 魚 外 形 圖 哈工程機(jī)器魚實(shí)物圖 課題研究方法 本課題的 機(jī)械 設(shè)計(jì)主要借助 Solidworks 三維建模工具來實(shí)現(xiàn)。 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 2 頁 圖 PF300 機(jī)器魚 2. 2020 年， 英國(guó) Essex 大學(xué)機(jī)器魚課題組 開始研制一系列 機(jī)器魚，主要工作集中在實(shí)現(xiàn)仿魚游動(dòng)，特別是非穩(wěn)定游動(dòng)方面。與 人工 的水中或水下航行器相比 ，魚類的游動(dòng)具有推進(jìn)效率高、隱蔽性好、機(jī)動(dòng)性 好等優(yōu)點(diǎn) [1,2]。 經(jīng) 多次 實(shí)驗(yàn) 優(yōu)化 ， 最終開發(fā) 出較高推進(jìn)效率的尾鰭， 并測(cè)試 高 效 尾鰭推進(jìn)下機(jī)器魚的最大航行速度、轉(zhuǎn)彎半徑、最大上浮 /下潛 速度 等性能指標(biāo) ， 同時(shí) 選用合適的遙控通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器魚在一定水深范圍內(nèi)的自由遙控控制 。 完成需加工零件的二維圖紙，并完成零部件加工。 ： （ 1） 完成前進(jìn)、左右轉(zhuǎn)彎和上浮下潛；（ 2）用遙控器控制 ，三檔調(diào)速 ；（ 3）電池可充電。 Ⅳ 、主要參考資料： [1]于凱 .仿魚推進(jìn)的實(shí)驗(yàn)研究 [J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào) ,2020, 35(11):117121. [2] 劉 軍 考 , 陳 在 禮 . 水 下 機(jī) 器 人 新 型 仿 魚 鰭 推 進(jìn) 器 [J]. 機(jī)器人 ,2020,22(5):427432 . [3]梁建宏 .水下仿生機(jī)器魚的研究進(jìn)展 I——魚類推進(jìn)機(jī)理 [J].機(jī)器人ROBOT,2020,24(2):107112. [4] 梁建宏 .水下仿生機(jī)器魚的研究進(jìn)展 II——小型實(shí)驗(yàn)機(jī)器魚的研制 [J].機(jī)器人 ROBOT,2020,24(3):234239. 機(jī)械工程及自動(dòng)化 學(xué)院（系） 機(jī)械制造 專業(yè)類 班 學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間： 2020 年 3 月 4 日至 2020 年 6 月 11 日 答辯時(shí)間： 年 月 日 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師： 兼職教師或答疑教師（并指出所負(fù)責(zé)部分）： 系（教研室） 主任（簽字）： 注：任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的首頁。 關(guān)鍵詞： 機(jī)器魚，觀賞型，遙控，尾鰭推進(jìn) 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 III 頁 Design and Research on a Biomimetic Robotic Fish with Singlejoint Actuation Propelled by Caudal fin Author: Tutor: Abstract Imitating the style of the motion of fish mail in nature, this paper design and develop a single joint tail finpropelled small robotic fish system. To meet the design specifications of the premise, it has a certain manmachine which is interactional and ornamental. The whole design process is divided into mechanical design, software and hardware design. The threedimensional design software Solidworks is used for mechanical structural modeling, interference check and motion simulation tests. Arduino integrating development environment is used for piling and writing controlling procedures and hardware circuit board is selected to plete motor control, remote munications and other tasks. After repeated experiments optimization, the high propulsive efficiency tail fin is designed at last and maximum sailing speed, radius of turning circle ,the maximum floating and diving speed of robotic fish under the promote of caudal fin is tested. At the same time, we use the appropriate choice of remote munication technologies to achieve free remote control of the machine fish when the depth of the water is certain. Additionally, the robot fish shell is landscaped and other items are tested, such as immersion test that under water for a long time and the test of the continuation of the journey. Testing shows that all items meet the requirements. Key words: Robotic fish, Ornamental, Remote control, Caudal fin propulsion 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 IV 頁 目 錄 1 緒論 ...................................................................................................................................... 1 課題背景及目的 ........................................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ........................................................................................................... 1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 .................................................................................................... 1 國(guó)內(nèi)研究概況 .................................................................................................... 2 課題研究方法 ............................................................................................................... 3 論文構(gòu)成及研究?jī)?nèi)容 ................................................................................................... 3 2 機(jī)器魚機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................................... 5 魚類推進(jìn)機(jī)理分析 ....................................................................................................... 5 驅(qū)動(dòng)器的選擇 ............................................................................................................... 5 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇 ........................................................................................................... 6 驅(qū)動(dòng)器的選型 ............................................................................................................... 8 電機(jī)的選型 ........................................................................................................ 8 舵機(jī)的選型 ...................................................................................................... 10 整體機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) ................................................................................................. 11 尾鰭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................... 11 胸鰭驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................... 12 機(jī)器魚的外殼設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 13 外形設(shè)