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水下觸探仿生機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法研究
流體實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和渾濁水體目標(biāo)探測(cè)是目前水下環(huán)境探測(cè)技術(shù)亟
待解決的難題。我國(guó)近海海域及內(nèi)水廣泛分布著大量渾濁水體 , 這些水域水流復(fù)雜、 水體高度渾濁、 水底地形多變 , 在這樣的極端環(huán)境下 , 現(xiàn)有的流體監(jiān)測(cè)設(shè)備及目標(biāo)探測(cè)技術(shù)無(wú)法有效發(fā)揮作用 , 極大的制約了人類及水下機(jī)器人、 兩棲機(jī)器人等水下移動(dòng)平臺(tái)在特殊水下環(huán)境執(zhí)行環(huán)境勘察、工程施工、水下安保、搶險(xiǎn)救援等急難險(xiǎn)重任務(wù)的能力。本課題以水下流體監(jiān)測(cè)與目標(biāo)探測(cè)需求為研究目標(biāo) , 以觸探式仿生機(jī)構(gòu)為對(duì)象 , 針對(duì)現(xiàn)有觸探式仿生探測(cè)機(jī)構(gòu)信號(hào)量級(jí)低、測(cè)向不準(zhǔn)確的問題和無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)
2、量水下復(fù)雜形狀目標(biāo)的問題 , 采用對(duì)關(guān)鍵仿生元素混合編輯的方法展開深入研究 , 為完善水下探測(cè)技術(shù)提供了新思路。本文從仿生學(xué)研究入手 , 針對(duì)水下觸探仿生機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法展開系統(tǒng)化研究 , 包括基于關(guān)鍵仿生元素混合編輯的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新方法 , 流體監(jiān)測(cè)方法和水下目標(biāo)探測(cè)方法。通過借鑒仿生學(xué)研究成果 , 開展生物觸探機(jī)械感受器機(jī)理及探測(cè)模型的比較分析研究 , 從形態(tài)、結(jié)構(gòu)、材料、感知模式等關(guān)鍵仿生元素中提取相似性與特異性特征 , 采用混合編輯的方法得到系列構(gòu)型 , 建立優(yōu)選評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型 , 面向功能和應(yīng)用 , 確定新型觸探式仿生機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 , 并完成對(duì)新機(jī)構(gòu)主要性能的分析和優(yōu)化 , 包括用于流體監(jiān)
3、測(cè)的被動(dòng)式觸探仿生機(jī)構(gòu)的流體測(cè)量范圍和靈敏度分析 , 用于水下目標(biāo)探測(cè)的主動(dòng)式觸探仿生機(jī)構(gòu)的探測(cè)空間及精
度分析。搭建了水下探測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái) , 進(jìn)行了新機(jī)構(gòu)的測(cè)試 , 對(duì)于新型被動(dòng)式觸探仿生機(jī)構(gòu) , 實(shí)現(xiàn)了高量級(jí)測(cè)量信號(hào)的輸出 , 并可同時(shí)測(cè)速、測(cè)
向 , 靈敏度和測(cè)量范圍可調(diào)節(jié) ; 對(duì)于新型主動(dòng)式觸探仿生機(jī)構(gòu) , 實(shí)現(xiàn)了水下復(fù)雜形狀目標(biāo)的測(cè)量。 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證水下流速測(cè)量靈敏度可達(dá) 0.1m/s,
測(cè)量范圍可調(diào)節(jié) , 平面測(cè)向范圍達(dá) 360 度, 水下目標(biāo)探測(cè)精度達(dá) 3mm, 具有顯著的應(yīng)用前景。 本課題提出了基于仿生和評(píng)價(jià)模型的機(jī)構(gòu)創(chuàng)新理論和方法。深入研究了多種生物觸探機(jī)理 , 提出了用于流體監(jiān)測(cè)的被動(dòng)式觸探仿生新機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法 , 提出了用于水下目標(biāo)探測(cè)的主動(dòng)式觸探仿生新機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法 , 在水下探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域具有學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。
水下觸探仿生機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)方法研究
