Запечатлевая движение,
Создавая истории

После долгосрочной эволюции морские животные демонстрируют потрясающие способности к плаванию. Дельфины могут не только плавать с высокой скоростью в течение длительного времени, но и выполнять сложные движения, такие как прыжки из воды и повороты в воздухе. Поэтому в последние годы многие ученые разработали роботизированных дельфинов. Однако большинство динамических моделей слишком сложны и требуют значительных вычислений.

Для решения этих проблем Гонг Вэйцзе и его команда из Шэньчжэньского университета разработали модели кинематики и динамики грудных и хвостовых плавников робота-дельфина, основываясь на координированной пропульсии грудного плавника и хвостового плавника, используя теорию лопастей, принцип Бернулли и теорию крыльев. Эта модель обладает преимуществами простой структуры и меньших вычислений, что удобно для динамического моделирования и экспериментов. В то же время, проведя анализ параметров движения дельфина, была проведена симуляция кинематики и динамики дельфина с использованием Matlab для изучения влияния различных режимов плавания и различных параметров движения на плавательные характеристики.

Для проверки плавательных характеристик дельфина в различных режимах пропульсии исследователи провели тестовые эксперименты. Эксперимент был проведён в бассейне размером 640 см × 407 см × 150 см. Вокруг бассейна было установлено 8 NOKOV камер для захвата движения, чтобы зафиксировать трёхмерные пространственные координаты маркеров, установленных на роботе-дельфине, с целью получения его плавательной позы и параметров движения.

Экспериментальные результаты хорошо согласуются с результатами моделирования при различных режимах. Поскольку робот-дельфин испытывает помехи от волн во время плавания, скорость прямого плавания, полученная в эксперименте, ниже, чем результат моделирования. Эксперимент подтвердил действительность динамической модели совместного propulsion с использованием грудного и хвостового плавников и доказал, что совместное propulsion грудного и хвостового плавников может улучшить плавательные характеристики роботизированного дельфина. При одинаковой частоте колебаний хвостовой плавник производит основную силу тяги.

Это исследование поможет лучше понять и изучить механизм движения дельфинов, чтобы улучшить плавательные характеристики.robottов-дельфинов.

В дополнение к проекту с роботизированным дельфином, система захвата движений NOKOV также была использована в нескольких проектах разработки бионических роботов для получения данных о движении животных или оценки производительности бионических роботов. Кроме того, мы разработали систему захвата движений под водой.

Библиография:

ЯНГ Чжунхуа, ГОНГ Вэйцзе. Динамическое моделирование и симуляция робота-дельфина с кооперативным приводом грудного и хвостового плавников [J]. Судостроение, 2021, 43(09): 140-145+151. DOI: 10.13788/j.cnki.cbgc.2021.09.25.