實(shí)驗(yàn)名稱：水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

良好的運(yùn)動(dòng)性能是水下軟體機(jī)器人的基本功能要求。而實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否合理、實(shí)驗(yàn)樣機(jī)是否達(dá)到功能要求的重要手段。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性，通過對(duì)水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)，確保水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能。首先，搭建了水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行了一系列運(yùn)動(dòng)能力實(shí)驗(yàn)。其次，為了驗(yàn)證前文仿真分析的可行性，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了前文中仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。最后，為了驗(yàn)證水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力，建立了效率模型，對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)效率進(jìn)行了分析。

測(cè)試設(shè)備：高壓放大器、信號(hào)發(fā)生器、傳感器、電腦等。

實(shí)驗(yàn)過程：

圖1：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)示意圖

分別搭建如上圖所示的軟體關(guān)節(jié)成型角度測(cè)量、外殼阻力測(cè)試、撲翼運(yùn)動(dòng)推力測(cè)試和撲翼運(yùn)動(dòng)測(cè)速四個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

由電機(jī)帶動(dòng)圓輥轉(zhuǎn)動(dòng)，圓輥上的細(xì)線連接拉力傳感器固定端，拉力傳感器測(cè)量端與水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人外殼相連，帶動(dòng)外殼勻速運(yùn)動(dòng)，得出外殼阻力。

由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)由高壓放大器放大電壓，推動(dòng)水下?lián)湟碥涹w機(jī)器人軟體關(guān)節(jié)帶動(dòng)撲翼結(jié)構(gòu)進(jìn)行二自由度撲翼運(yùn)動(dòng)，測(cè)量撲翼運(yùn)動(dòng)過程中的推力。

由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)撲翼水下軟體機(jī)器人，由機(jī)位記錄機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過程，通過后期觀看錄像數(shù)格子的方式測(cè)算機(jī)器人的行進(jìn)速度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖2：仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

對(duì)q=7mm、p=4、6、8、10、12時(shí)的軟體關(guān)節(jié)成型角度進(jìn)行測(cè)量，并與仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖2（a）所示。從圖中可以看出，當(dāng)q值不變時(shí)，隨著ｐ值增大，變形角度減小，這與仿真結(jié)果變化規(guī)律相同，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果相近，這也驗(yàn)證了仿真結(jié)果的真實(shí)性。

根據(jù)設(shè)定的仿真條件，對(duì)撲翼運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的推進(jìn)力進(jìn)行測(cè)量。在水動(dòng)力仿真中，輸出結(jié)果為撲翼弦截面在二維流場(chǎng)中產(chǎn)生的推進(jìn)力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果為三維環(huán)境中撲翼運(yùn)動(dòng)的推進(jìn)力，其結(jié)果對(duì)比如圖所示。從圖中可以看出，仿真結(jié)果的變化規(guī)律與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同，這驗(yàn)證了撲翼運(yùn)動(dòng)水動(dòng)力仿真結(jié)果的正確性。

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審核編輯 黃宇