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项目简介

仿生机器鱼及机器海豚采用铰链式多关节推进机构模仿鱼类及海豚类背腹式游动方式,能够通过柔软鱼体后端的快速、精准弯曲,利用动态轨迹算法,实现鱼类C形起动及竖直面内翻滚动作,体现良好的三维机动能力。该专利技术能够扩展至高性能水下装备的研制中,解决目前水下装备所面临的机动能力较差、环境扰动较大等问题,提高水下装备的整体性能。

在水下仿生领域,针对鱼类和海豚类等水生动物的仿生推进研究是当今的研究热点之一。自然界,鱼类经过漫长的自然进化,发展出非凡的水中游动能力。凭借优异的生理构造和本能的游动机制,鱼类既能够高效率的持久巡游,也能爆发式的快速起动。而作为哺乳类的海豚则进化出更加优异的游动技能。通过躯干上下及左右强劲、协调地拍动,海豚表现出卓越的灵活性和机动性,甚至能够轻易实现跃水、乘浪及空中转体等高难度特技动作。此外,海豚在减阻机制、声呐探测及人机交互等方面表现出良好的性能。

应用领域

随着对新一代集机动性、高速性、隐蔽性及低扰性于一体的自主水下航行器(Autonomous underwater vehicle,AUV) 需求的增长,机器鱼及机器海豚得到广泛地关注和研究。与传统基于螺旋桨推进的水下航行器相比,机器鱼和机器海豚实现了推进器与舵的统一,具有高机动及低扰动等优点,从而更加适合在狭窄、复杂和动态的水下环境中进行监测、搜索、勘探及救援等作业。针对未来海洋作战方面的迫切需求,我国海军加大力度研制多个型号的无人水下作战平台,用于自主布雷、水雷探测、侦察及战术诱骗。由于自主布雷、水雷探测与侦察作战任务的特殊性,对长时间航行的隐蔽性、搜索和指向目标的机动性提出了更高要求,既需要低噪声隐蔽推进,深入敌方海域实施封锁和探测,也需要灵活机动、在复杂狭小空间快速指向目标,因而对现有的水下推进技术和航行器设计提出了新挑战。无论是作为新型武器装备,还是作为水下运载工具,都归结为对机动性的高要求。传统的螺旋桨类水下航行器由于对水流扰动大、噪音水平偏高、转向机动性不足等缺点,越来越难以适应现代化高强度快节奏的战争需求,因此,通过模仿鱼类及海豚类拍动尾鳍的推进方式,实现隐蔽、灵活的水下航行,成为解决目前水下航行瓶颈的一个很好选择,也是水下航行器发展的重要方向。

 

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